长江科学院院报

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2025 , Vol. 42 >Issue 9: 185 - 191

DOI: https://doi.org/10.11988/ckyyb.20240730

水工结构与材料

隔热涂层对高温隧洞支护结构温度应力的影响

  • 黄灵芝 , 1, 2 ,
  • 张朝森 3 ,
  • 杨砾 4 ,
  • 付登辉 4 ,
  • 司政 1, 2
展开
  • 1 西安理工大学 西北旱区生态水利工程国家重点实验室,西安 710048
  • 2 西安理工大学 水利水电学院,西安 710048
  • 3 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司,西安 710075
  • 4 陕西省水利电力勘测设计研究院,西安 710001

黄灵芝(1982-),女,湖北松滋人,副教授,博士,主要从事水工结构安全评价等方面的研究。E-mail:

Copy editor: 任坤杰

收稿日期: 2024-07-10

  修回日期: 2024-10-22

  网络出版日期: 2025-01-23

基金资助

国家自然科学基金项目(51879217)

收起

Influence of Thermal Insulation Coating on Temperature Stress in Support Structures of High-Temperature Tunnels

  • HUANG Ling-zhi , 1, 2 ,
  • ZHANG Chao-sen 3 ,
  • YANG Li 4 ,
  • FU Deng-hui 4 ,
  • SI Zheng 1, 2
Expand
  • 1 State Key Laboratory of Eco-Hydraulics in Northwest Arid Regions of China, Xi’an University of Technology,Xi’an 710048, China
  • 2 School of Water Resources and Hydro-electric Engineering, Xi’an University of Technology, Xi’an 710048, China
  • 3 China Power Engineering Consulting Group Northwest Electric Power Design Institute Co., Ltd., Xi’an 710075, China
  • 4 Shaanxi Provincial Water Resources and Electric Power Survey and Design Institute, Xi’an 710001, China

Received date: 2024-07-10

  Revised date: 2024-10-22

  Online published: 2025-01-23

Fold

摘要

为解决高地温引水隧洞支护结构在运行过程中因拉应力过大导致的开裂问题,以某高地温引水隧洞为例,采用三维有限元仿真技术,模拟了不同隔热涂层厚度条件下隧洞全生命周期的温度与应力变化,并评估了其对抗裂安全性的提升作用。研究发现,随着隔热涂层厚度的增加,二次衬砌内外温差显著减小,同时,在过水前施加隔热涂层能够有效降低运行期二次衬砌所受拉应力,且涂层厚度与拉应力降幅之间呈正相关关系,不满足抗裂安全标准的区域面积也相应减少。当隔热涂层厚度为2 mm时,二次衬砌各部位拉应力均保持在材料极限抗拉强度之下,且大部分部位能满足抗裂安全度≥1.6的要求。研究成果可为类似高地温隧洞支护结构温控防裂提供参考。

关键词： 高地温引水隧洞; 有限元仿真; 温度场; 应力场; 抗裂安全度

本文引用格式

黄灵芝 , 张朝森 , 杨砾 , 付登辉 , 司政 . 隔热涂层对高温隧洞支护结构温度应力的影响[J]. 长江科学院院报, 2025 , 42(9) : 185 -191 . DOI: 10.11988/ckyyb.20240730

Abstract

[Objective] This study focuses on the issue of cracking in the support structures of high-temperature water diversion tunnels during the operation period caused by excessive tensile stress. An active thermal control strategy involving the application of thermal insulation coatings with specific thicknesses before water flow in the tunnel is proposed and systematically quantified. This study evaluates the regulatory effect of this strategy on the temperature and stress fields throughout the life cycle of the tunnel (from construction to operation) and its role in improving crack resistance safety. [Methods] Based on a three-dimensional thermo-mechanical coupled finite element method, a typical high-temperature water diversion tunnel was used as the engineering background. The temperature evolution and stress response of the structure under different thermal insulation coating thicknesses were precisely simulated. [Results] The thermal insulation coating significantly improved the temperature gradient of the secondary lining. As the coating thickness increased, the temperature difference between the inner and outer sides notably decreased. The application of thermal insulation coating before water flow in the tunnel effectively suppressed the temperature difference between the inner and outer sides of the secondary lining and the resulting tensile stresses. The coating thickness was positively correlated with the reduction in tensile stress, leading to a corresponding decrease in the area of zones that did not meet crack resistance safety criteria. In particular, when the coating thickness was 2 mm, the peak tensile stresses at all key locations of the secondary lining were below the ultimate tensile strength of the material. Except for localized high-stress zones, the crack resistance safety factor in the majority of the zones remained stable above 1.6, significantly outperforming the no-coating or thin-coating schemes. [Conclusion] Pre-applying a thermal insulation coating of appropriate thickness (such as 2 mm) before water flow in the tunnel is a highly efficient and innovative thermal control and cracking prevention strategy. This source-intervention approach significantly reduces the tensile stresses induced by temperature loads, fundamentally enhancing the structural safety and durability of high-temperature tunnels during long-term operation. The research findings provide direct quantitative design guidance and key technical support for similar engineering projects.

Key words： high-temperature water diversion tunnel; finite element simulation; temperature field; stress field; crack resistance safety degree

开放科学(资源服务)标识码(OSID):

0 引言

随着地下工程建设的持续推进,地下洞室规模日益扩大,相伴而生的工程问题也愈发突出,尤其是洞室塌方[1-3]、岩爆[4-5]以及高地温热害[6-7]等,其中,高地温所引发的热害现象尤为显著。在高地温引水隧洞施工、运行及检修过程中,围岩温度对支护结构的影响显著。相较于常规隧洞,高温隧洞混凝土衬砌面临的挑战更为严峻,除了需承受日常的结构应力外,还需应对因温度变化产生的温度应力。尤其是在实际运行阶段,隧洞内一旦开始有水流通过,其支护结构的温度环境将变得极为严苛和复杂。因此,对于高地温引水隧洞需采取措施以应对运行期过水在支护混凝土中所产生的拉应力,确保隧洞的安全稳定运行。
高地温问题在隧道与水利工程建设中持续受到学者们的广泛关注。为解决这一难题,研究多聚焦于施工中的应对措施与处理办法[8-11]。为了应对高地温隧道施工环境中的热害挑战,谢高英[12]深入研究了冰块辅助降温的效果,并成功确定了其关键设计参数。研究显示,立墙式冰块双侧布置的降温策略效果最为显著;在冰块用量保持一致的情况下,通风30 min后,隧道内气温的变化与冰块的具体形状和布置方式关联度较低。郑文等[13]针对新疆某水电站引水隧洞高温洞段的热害问题,采用有限元仿真软件进行模拟,结果表明对高地温引水隧洞施加保温层可以有效减小锚杆轴力和衬砌拉应力。蒋爽等[14]运用二维简化模型,结合对流换热边界条件与级数方法,深入探讨了保温隔热层与支护结构间的温度交互规律,进而成功解析了围岩的温度场分布。李燕波[15]通过数值模拟方法分析了隔热层对高温隧洞一、二期混凝土的影响,结果表明隔热层可以显著提高其安全系数。王凯生[16]针对新疆某水电站高地温引水隧洞,深入探讨了复合支护结构的适应性,并据此进行了细致的优化设计工作,研究指出,施加隔热层在减少温度对围岩及支护结构温度分布影响方面成效显著,特别是在发泡聚苯乙烯(Expanded Polystyrene Board,EPS)复合支护结构中,其隔热性能表现最为突出。
虽然当前关于高地温隧洞降温措施的研究较多,但其降温措施预防衬砌在运行期间开裂方面存在局限性。鉴于此,本文提出一种在隧洞通水运行前应用隔热涂层的新策略,并分析不同涂层厚度下衬砌温度场与应力场的变化,揭示了高地温引水隧洞中特定施工时序下隔热涂层厚度对二次衬砌全生命周期温度应力及抗裂安全性的影响规律。

1 计算模型与温控方案

1.1 有限元模型的建立

以新疆某高地温引水隧洞为研究对象,该高温洞段埋深约为280 m,围岩温度普遍为80 ℃,开挖断面为圆形,支护结构由厚度10 cm钢纤维混凝土喷层(一次衬砌)和厚度40 cm C25混凝土衬砌(二次衬砌)组成。仿真计算总时长为753 d,隧洞开挖通风3 d后开始浇筑一次衬砌,待30 d后开始浇筑二次衬砌,施工期考虑通风后的洞内环境温度按式(1)确定,303 d时隧洞开始输水,水温为5 ℃,输水水头30 m,过水时长360 d(运行期),之后进入检修期,检修期时长90 d。各个方案除隔热涂层厚度不同外,其余计算参数均相同。通风后的洞内环境温度为
T a = T a m + A a c o s π / 6 τ - τ 0 　 。
式中: T a为洞内环境温度(℃); T a m为洞内年平均环境温度(℃),取20 ℃; A a为洞内环境温度年变幅(℃),取3.4 ℃; τ 0为洞内环境温度最高时所对应的月份,为7月份; τ为计算时刻对应的月份。
运用Abaqus有限元软件建立模型,隧洞直径为3 m,模型沿X(左右方向)及Z(铅直方向)方向为30 m,模型沿Y(顺水流向)方向长度为10 m,支护结构由厚度10 cm一次衬砌和厚度40 cm二次衬砌组成,如图1所示。在模拟分析阶段,首先在热分析阶段选择DC3D8单元(三维8节点热传导单元)进行网格划分,确保温度分布模拟的精确性。随后,在结构分析阶段,将单元类型转换为适用于结构计算的C3D8R单元(8节点六面体线性减缩积分单元),以捕捉并模拟隧洞结构的力学响应。通过这一综合分析方法,能够全面评估隧洞在开挖过程中的热和力学行为。
图1 有限元计算模型

Fig.1 Finite element calculation models

温度场边界条件的界定:在高地温引水隧洞的分析中,温度场边界条件的确定至关重要。在施工与检修阶段,隧洞边壁、衬砌内侧与周围空气发生对流换热,为固-气界面,其热交换过程需依据第三类边界条件进行精确模拟;进入运行阶段后,二次衬砌内侧与水体直接接触,形成了固-水界面,此时需应用第一类边界条件的理论,对热传导过程进行分析。应力场边界条件的界定:在高地温引水隧洞结构应力场的模拟中,边界条件的设置是核心环节。对于围岩底部,需施加全面约束,以模拟其在实际工程中的固定支撑状态;而对于围岩的其他边界面,则需根据其在结构中的具体位置及工程需求,施加法向链杆约束,以精确模拟不同方向上的约束效应。

1.2 模型参数的确定

水泥水化过程中放出的热量称为水泥水化热,是混凝土凝结过程中温升的主要原因。水泥水化热与龄期相关的函数一般有3种:指数式、双曲线式、复合指数式,本文采用的是复合指数型公式,即[17]
Q t = Q 0 1 - e - a t b 　 。
式中:t为龄期(d); Q t为在龄期t时的累积水化热(kJ/kg); Q 0为t到最终的水化热(kJ/kg);a、b为常数。根据朱伯芳[18]总结的混凝土水化放热经验公式参数取值, Q 0=330 kJ/kg,a=0.69,b=0.56。
考虑与龄期相关的混凝土弹性模量公式为
E t = E 0 1 - e - c t d 　 。
式中: E t为在龄期t时的弹性模量(GPa); E 0为混凝土最终弹性模量(GPa);c、d为常数,c=0.4,d=0.34。
围岩及支护混凝土热力学参数如表1所示。
表1 围岩及支护混凝土热力学参数

Table 1 Thermo-mechanical parameters of surrounding rock and supporting concrete

材料 密度/
(kg·m-3)		 弹性模量/
GPa		 泊松比 线膨胀系数/
(10-6 ℃)		 导热系数/
(W·(m·℃)-1)		 比热/
(J·(kg·K)-1)		 对流换热系数/(W·(m2·℃)-1)
空气 水
围岩 2 653 7.5 0.250 5 20 1 000 35 —
一次衬砌 2 347 23.0 0.167 5 11 950 30 —
二次衬砌 2 347 28.0 0.167 8 8 950 30 100

1.3 计算方案

本节将以岩温80 ℃、水温5 ℃的引水隧洞为例,提出有效的温控措施,即在过水前对二次衬砌内侧涂刷隔热防水材料,从而降低低温水的影响。不同隔热涂层厚度对温度的隔热效果不同,隔热涂层的厚度可视作二次衬砌内侧的等效对流换热系数[18],其计算公式见式(4)。为探究不同隔热涂层厚度对二次衬砌温度场及应力场的影响,拟定了5种方案见表2。对不同隔热涂层厚度进行数值模拟分析,其它计算参数保持不变,对比采取隔热措施前后隧洞二次衬砌结构温度场及应力场结果,分析隔热措施的有效性和必要性。二次衬砌内侧的等效对流换热系数为
β s = 1 ( 1 / β ) + ∑ ( h i / λ i ) 　 。
式中: β s为隔热材料在介质中的等效对流换热系数(W/(m2·℃)); β为隔热材料在介质中的对流换热系数(W/(m2·℃)); λ i为隔热材料的导热系数(W/(m·℃)); h i为隔热材料的厚度(m)。某隔热涂层的导热系数为0.04 W/(m·℃),在空气中的对流换热系数为16 W/(m2·℃),在水中的对流换热系数为80 W/(m2·℃)。
表2 各方案对应的等效对流换热系数

Table 2 Equivalent convective heat transfer coefficients for each scheme

方案 隔热涂层
厚度/mm		 等效对流换热系数/(W·(m2·℃)-1)
与空气接触 与水接触
1 0 30.00 100.00
2 0.5 13.33 40.00
3 1.0 11.43 26.67
4 1.5 10.00 20.00
5 2.0 8.89 16.00
本文选取二次衬砌顶拱(点1、2、3)、拱腰(点4、5、6)、拱底(点7、8、9)等不同部位的代表点进行温度与应力分析,代表点布置如图1(d)所示,在分析温度时由于边界条件相同,故3个部位的温度结果均相同,只需分析1个部位即可,本文温度场仅分析二次衬砌顶拱的点1、2、3。

2 隔热涂层厚度对二次衬砌温度的影响

2.1 二次衬砌温度随时间变化规律

图2为不同隔热涂层厚度下二次衬砌内、外侧温度及内外侧温度差随时间变化的曲线。
图2 二次衬砌内、外侧温度及内外侧温度差时程曲线

Fig.2 Time-history curves of inner-side and outer-side temperatures and temperature differences of secondary lining

由图2(a)、图2(b)可知,隔热涂层厚度对运行期和检修期的二次衬砌温度具有显著影响。随隔热涂层厚度的增加,二次衬砌的温度呈明显上升趋势。第303天引水隧洞开始过水,使得二次衬砌温度在短时间内发生大幅度下降,并随着过水作用持续降温,直至与水温平衡。在整个过水过程中,隔热涂层厚度0、0.5、1.0、1.5、2.0 mm下,二次衬砌内侧温度依次下降至8.464、13.100、16.527、19.622、22.429 ℃;二次衬砌外侧温度依次下降至23.813、27.455、30.147、32.578、34.782 ℃;二次衬砌内、外侧降温幅度均随隔热涂层厚度的增加而减小。第663天洞内停止过水,衬砌温度开始回升,隔热涂层厚度0、0.5、1.0、1.5、2.0 mm下,二次衬砌内侧温度依次上升至19.612、28.318、30.480、32.476、34.315 ℃;二次衬砌外侧温度依次升高至32.394、39.138、40.852、42.435、43.893 ℃;二次衬砌内、外侧升温幅度随隔热涂层厚度的增加而减小。
由图2(c)可知,隔热涂层的施加显著降低了二次衬砌内外侧的温差,且随着隔热涂层厚度的增加,温差逐渐减小。在运行初期,由于低温水的通过,二次衬砌内外侧温差出现了急剧增大的现象。然而,随着隔热涂层厚度的增加,温差增大的幅度得到了有效抑制。过水或停止过水一段时间,温差趋于稳定,隔热涂层厚度0、0.5、1.0、1.5、2.0 mm下的稳定温差依次为15.348、14.355、13.620、12.956、12.354 ℃。在检修初期,二次衬砌内外侧温差出现了短暂的波动,随后又逐渐增大并最终趋于稳定。在此过程中,隔热涂层厚度0、0.5、1.0、1.5、2.0 mm下的最大温差依次为12.779、10.820、10.372、9.959、9.578 ℃。

2.2 二次衬砌内部温度场分析

二次衬砌在运行期末不同隔热涂层厚度下各关键点温度如表3所示。
表3 运行期末不同隔热涂层厚度下二次衬砌各关键点温度

Table 3 Temperatures at key points of secondary lining under different thermal insulation coating thicknesses at the end of operation period

关键点 不同隔热涂层厚度下温度/℃
0 mm 0.5 mm 1.0 mm 1.5 mm 2.0 mm
点1 8.464 13.100 16.527 19.622 22.429
点2 16.591 20.701 23.739 26.483 28.970
点3 23.813 27.455 30.147 32.578 34.782
由表3可以看出,在运行期末,隔热涂层厚度与二次衬砌内部温度之间存在正相关性,即隔热涂层越厚,二次衬砌内部温度越高,而内外侧温差随隔热涂层厚度的增加而减小。在运行期,随着隔热涂层厚度的增加,二次衬砌内部温度上升幅度逐渐减小,隔热涂层厚度为0 mm时,二次衬砌内侧温度为8.464 ℃,外侧温度为23.813 ℃;隔热涂层厚度为2.0 mm时,二次衬砌内侧温度为22.429 ℃,外侧温度为34.782 ℃。隔热涂层厚度增加2.0 mm,二次衬砌内侧温度增大13.965 ℃,外侧温度增大10.969 ℃,内外侧温差减小2.996 ℃。

3 隔热涂层厚度对二次衬砌应力的影响

3.1 二次衬砌应力随时间变化规律

图3为不同隔热涂层厚度下二次衬砌内侧最大主应力随时间的变化曲线。由图3可知,二次衬砌在运行期间由于低温水的通过会产生巨大的拉应力,且拱顶和拱底的拉应力均大于拱腰,在二次衬砌过水前施加隔热涂层可以有效减小其在运行期所受的拉应力,且隔热涂层越厚拉应力越小。隔热涂层的施加使得二次衬砌在进入运行期和检修期时所产生的温差减小,从而产生的拉应力也减小。当隔热涂层厚度为2.0 mm时,二次衬砌内侧的最大主应力小于其极限抗拉强度1.78 MPa,满足相关规范要求。由此说明采用隔热涂层的措施可以有效地减小二次衬砌在运行期间所受的拉应力。
图3 二次衬砌内侧最大主应力时程曲线

Fig.3 Time history curves of maximum principal stress inner-side of secondary lininy

3.2 二次衬砌内部应力场分析

表4为运行期末不同隔热涂层厚度下二次衬砌应力计算结果。由表4可知,在运行期前施加隔热涂层,能有效降低二次衬砌内部的最大主应力。具体来说,随着隔热涂层厚度的递增,二次衬砌内部的最大主应力呈现显著的下降趋势,且下降速度随涂层厚度增加逐渐减小。更值得注意的是,当涂层达到一定厚度时,原本存在的拉应力开始转变为压应力,这一转变对于结构的稳定性有着显著的正面影响结构的稳定性有着显著的正面影响。此外,沿着二次衬砌的厚度方向,拉应力的分布呈现出由内侧向外侧逐渐减小的趋势,而压应力则相反,从内侧向外侧逐渐增大。
表4 运行期末不同隔热涂层厚度下二次衬砌应力

Table 4 Stresses of secondary lining under different thermal insulation coating thicknesses at the end of operation period

隔热涂层
厚度/mm		 最大主应力/MPa
拱顶 拱腰 拱底
点1 点2 点3 点4 点5 点6 点7 点8 点9
0 4.308 1.643 1.126 2.546 0.728 0.682 4.280 1.649 1.154
0.5 3.353 0.949 0.632 1.421 -0.128 -0.196 3.334 0.958 0.659
1.0 2.648 0.437 0.266 0.588 -0.254 -0.303 2.635 0.448 0.294
1.5 2.011 0.043 -0.064 0.014 -0.300 -0.378 2.003 0.032 -0.036
2.0 1.434 -0.198 -0.302 -0.294 -0.342 -0.444 1.431 -0.217 -0.326
当隔热涂层厚度从0 mm增加至2.0 mm时,在拱顶处,二次衬砌内侧(点1)的最大主应力减小了2.874 MPa,外侧(点3)的最大主应力减小了1.428 MPa;在拱腰处,内侧(点4)最大主应力减小了2.840 MPa,外侧(点6)最大主应力减小了1.126 MPa;在拱底处,内侧(点7)最大主应力减小了2.849 MPa,外侧(点9)最大主应力减小了1.480 MPa。当隔热涂层厚度为2 mm时,二次衬砌内侧的最大拉应力1.434 MPa小于其极限抗拉强度1.78 MPa,满足相关规范要求。由此亦说明采用隔热涂层的措施可以有效地减小二次衬砌在运行期间所受的拉应力。

3.3 二次衬砌抗裂安全度分析

抗裂安全度是评估建筑结构在外力作用下抵抗裂缝产生与扩展能力的关键参数。本文结合类似工程经验,计算抗裂安全度标准取1.6,按式(5)定义仿真计算得到混凝土抗裂安全度k(t)[19],即
k ( t ) = f t σ 1 ( t ) 　 。
式中:ft为二次衬砌极限抗拉强度(MPa),取值为1.78 MPa; σ 1 ( t )为龄期 t时二次衬砌最大主应力(MPa)。在建筑工程领域,高抗裂安全度对于确保结构稳定性和延长使用寿命具有重要意义,二次衬砌抗裂安全度标准为各部位不同时间的抗裂安全度的最小值≥1.6。
图4为二次衬砌在不同方案下运行期末的抗裂安全度分布。由图4(a)可知,在未施加隔热涂层的情况下,低温水的通过导致二次衬砌内外温差显著增大,进而使得内侧最大主应力急剧攀升,此时,二次衬砌1/2部位抗裂安全度均低于临界值1.6,显示出极高的开裂风险,对工程长期稳定运行构成严重威胁。
图4 二次衬砌在不同隔热涂层厚度下运行期末的抗裂安全度

Fig.4 Safety degree of crack resistance of secondary lining under different thermal insulation coating thicknesses at the end of operation

由图4(b)—图4(e)可知,在运行期过水前施加隔热涂层能够显著改善这一状况。这是由于隔热涂层的应用有效降低了二次衬砌内外温差,与未施加隔热涂层的情况相比,隔热涂层厚度0.5、1.0、1.5、2.0 mm下二次衬砌内外温差降低幅度依次为6.5%、12.0%、17.6%和23.1%。同时,拱顶和拱底等关键区域不满足抗裂安全度标准的面积占比也相应减少了1/4。值得注意的是,当隔热涂层厚度为1 mm时,拱腰处的最大主应力已经低于其极限抗拉强度1.78 MPa,且抗裂安全度达到了临界值1.6。而当隔热涂层厚度增加为2 mm时,二次衬砌各部位的最大主应力均低于极限抗拉强度,且大部分部位的抗裂安全度大于临界值1.6。因此,对于高地温引水隧洞而言,在运行期过水前施加隔热涂层可以有效降低隧洞内部温度波动对支护结构产生的热应力影响,从而显著降低支护结构因温差变化而导致的开裂风险,提升工程的安全性和可靠性。

4 结论

本文采用Abaqus有限元计算软件模拟了不同隔热涂层厚度下高地温引水隧洞支护二次衬砌的温度场与应力场,并对其变化规律加以研究总结;对比分析了隔热涂层施加前后应力场的变化情况,研究了隔热涂层厚度对二次衬砌抗裂安全度的影响。得出了以下结论:
(1)隔热涂层厚度对运行期的二次衬砌温度具有显著影响,随着隔热涂层厚度的增加,二次衬砌的温度呈现出明显的上升趋势,内外侧温差呈减小趋势。隔热涂层厚度增加为2 mm,二次衬砌内侧温度增大13.965 ℃,外侧温度增大10.969 ℃,内外侧温差减小2.996 ℃。
(2)隔热涂层厚度对运行期的二次衬砌最大主应力具有显著影响。二次衬砌在运行期间由于低温水的通过会产生较大的拉应力,特别是在拱顶和拱底部位,其拉应力明显高于拱腰区域。施加隔热涂层能有效降低拉应力,且涂层的厚度与其降低拉应力的效果成正比。此外,隔热涂层还能减小二次衬砌在运行和检修期间的温差应力。当隔热涂层厚度为2 mm时,二次衬砌内侧的最大主应力小于其极限抗拉强度1.78 MPa。
(3)隔热涂层厚度对运行期的二次衬砌抗裂安全度具有显著影响。在无隔热涂层的情况下,低温水的通过导致二次衬砌内外温差显著增大,进而引发高开裂风险,其中抗裂安全度低于临界值1.6的区域占比达1/2。而施加0.5 mm厚度的隔热涂层后,二次衬砌内部拉应力明显减小,且不满足抗裂安全度标准的区域占比减少1/4;当隔热涂层厚度为2 mm时,二次衬砌大部分部位的抗裂安全度都大于临界值1.6。
(4)隔热涂层的施加可有效减小高地温引水隧洞二次衬砌在运行过水期间的内外侧温差,从而有效减小所产生的拉应力,提高其抗裂安全度,该方法可为类似工程提供一定的参考依据。

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