【摘 要】
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我国幅员辽阔,水资源丰富,但是水资源分布极不均衡,南北差异较大,因此我国修建了一系列引调水工程,比如:南水北调工程、引大济湟工程、引黄济青工程等。引水隧洞是引调水工程的重要组成部分,在整个引调水工程发挥着重要作用。但是修建于我国寒区的引水隧洞在长期运营中由于受到寒冷气候和不良地质的影响,隧洞衬砌结构产生了一系列病害问题,危及衬砌结构安全。因此本文通过文献分析、实地勘察、专家咨询等方法,系统分析了隧
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我国幅员辽阔,水资源丰富,但是水资源分布极不均衡,南北差异较大,因此我国修建了一系列引调水工程,比如:南水北调工程、引大济湟工程、引黄济青工程等。引水隧洞是引调水工程的重要组成部分,在整个引调水工程发挥着重要作用。但是修建于我国寒区的引水隧洞在长期运营中由于受到寒冷气候和不良地质的影响,隧洞衬砌结构产生了一系列病害问题,危及衬砌结构安全。因此本文通过文献分析、实地勘察、专家咨询等方法,系统分析了隧洞衬砌病害的类型及造成原因,并在此基础上建立寒区引水隧洞衬砌结构安全的评价指标体系,划分衬砌结构安全状态评价等级,构建衬砌结构安全状态评价模型。以位于祁连山的引大入秦工程总干渠1#那威隧洞为例进行评价研究,通过整理除险加固的数据,确定评价因素的重要程度,分析计算理论模型,以计算结果为依据完成寒区引水隧洞衬砌结构安全状态研究,以研究结果为参考判断是否对寒区引水隧洞衬砌结构进行维修加固,以保障引水隧洞安全运行。本文重点分析寒区引水隧洞衬砌病害原因及研究衬砌结构安全状态,主要包括引水隧洞衬砌病害的类型及造成原因、建立寒区引水隧洞衬砌结构安全状态研究的评价指标体系、划分寒区引水隧洞衬砌结构安全状态等级、构建寒区引水隧洞衬砌结构安全评价模型。完成了寒区引水隧洞衬砌结构安全状态研究初步探索,以期为寒区引水隧洞衬砌结构安全管理工作提供少许借鉴。本文主要内容和研究成果如下:(1)通过文献分析法总结出引水隧洞衬砌病害的常见类型及原因分析。修建在寒区的引水隧洞受到寒冷气候和不良地质的共同影响,在长时间的运营过程中会出现如衬砌裂缝、衬砌冲刷磨损、衬砌冻胀破坏等病害问题,本文系统分析了造成衬砌结构病害的原因机理。(2)建立寒区引水隧洞衬砌结构安全状态研究的评价指标体系。在分析寒区引水隧洞衬砌病害机理的基础上,确定引水隧洞衬砌安全状态研究的评价指标,通过层次分析法得到7个一级指标和16个二级指标,查阅相关规范和现有的研究文献列出二级指标定性或者定量的判别标准。(3)建立寒区引水隧洞衬砌结构安全状态研究的评价等级。参考现有的其他交通隧道、水工建筑物的安全状态等级划分,通过比较分析,本文选择四级划分法构建寒区引水隧洞衬砌结构安全状态研究的评价等级,即A级安全(衬砌轻微破坏)、B级基本安全(衬砌一般破坏)、C级不安全(衬砌较严重破坏)、D级极不安全(衬砌严重破坏)四个等级的评价集。(4)建立寒区引水隧洞衬砌结构安全状态研究的评价模型。根据获取信息的模糊性和未确知性等特点,通过分析几种常见的评价模型,采用计算相对准确、操作相对简单的未确知测度理论模型,以指标的实际测量值为基础,通过指标的等级量化值建立单指标未确知测度,并引入改进G2-反熵权-最小信息熵理论相结合的权重计算方法计算多指标综合测度评价向量。最后,结合置信度识别准则判断某一洞段的衬砌结构安全等级。(5)寒区引水隧洞衬砌结构安全的案例评价研究。以引大入秦总干渠中1#那威隧洞为例,整理统计检测得到的数据,将实际数据代入未确知测度理论模型进行评估,通过计算得出:4+362~4+402段结构安全等级为安全,4+757.5~4+797段与4+757.5~4+797段结构安全等级为基本安全,4+247.01~4+281.6段与6+240~6+346.26段结构安全等级为不安全。
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