李志刚，高 欢

(1.甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，甘肃 兰州 730000；2.兰州理工大学能源与动力工程学院，甘肃 兰州 730050)

1 引言

水工隧洞是水利水电工程中常见的引输水建筑物，其安全性与工程的成败密切相关，通常衬砌作为水工隧洞的最终支护方式来保证建筑物的安全[1]。水工隧洞结构计算在工程应用最多、最普遍的方法是传统结构力学法[2]，其将衬砌结构看作一个独立研究对象，与围岩割裂开来，根据假定规律计算得到外力代替围岩所起的作用。该方法计算参数内涵简单明了，但存在着受力机理简化、围岩实际状况考虑与实际不甚相符的不足之处。随着有限元理论的发展和计算机软硬件技术的提高，在复杂地质地貌条件下，将隧洞衬砌和围岩看作一个整体来分析，扬弃了许多传统的假定规律，使水工隧洞的设计计算更加科学合理。本文以花崖水库导流泄洪洞为例，采用有限元方法进行衬砌结构应力计算，依据《水工混凝土结构设计规范》(SL 191-2008)中按应力图形配筋原则对隧洞衬砌结构配筋进行计算[3]。

2 工程概况

花崖水库工程位于甘肃省庄浪县南洛河一级支流花崖河上，坝址距庄浪县县城约25 km，主要承担向庄浪县城区供水的任务。水库总库容204.2万m3，兴利库容为102.5万m3，年可供水量246.5万m3，属Ⅳ等小(1)型工程，枢纽主要由壤土心墙砂砾石坝壳坝、右岸导流泄洪洞以及左岸溢洪道等建筑物组成。

泄洪洞布置于右岸山体中，为直径2.5 m圆形压力隧洞，由进口段、洞身段、闸室段、挑流消能段组成(图1)，洞身段衬砌采用厚35 cm的现浇C30钢筋砼，围岩为白垩系砂砾岩夹砂岩，局部夹薄层泥岩，为较软岩～软岩，围岩类别主要为Ⅳ类。……