Medical Journal of the Chinese People's Armed Police Forces

Journal of Changjiang River Scientific Research Institute >

2024 , Vol. 41 >Issue 10: 175 - 182

DOI: https://doi.org/10.11988/ckyyb.20240393

Temperature Control Measures during Construction Period for the Tunnel Lining of Central Yunnan Water Diversion Project

  • YANG Meng , 1, 2 ,
  • QIN Xi , 3, 4 ,
  • YANG Xu 5 ,
  • WANG Ying 1 ,
  • XU Hang 3, 4
Expand
  • 1 Central Yunnan Water Diversion Project Co., Ltd., Kunming 650205, China
  • 2 Yunnan Water Diversion Project Construction Bureau,Kunming 650205,China
  • 3 Material and Structure Department, Changjiang River Scientific Research Institute, Wuhan 430010, China
  • 4 Research Center on Water Engineering Safety and Disaster Prevention of Ministry of Water Resource, Wuhan 430010, China
  • 5 Fuyuan County Water Bureau of Yunnan Province,Fuyuan 655599, China

Received date: 2024-04-17

  Revised date: 2024-06-17

  Online published: 2024-10-25

Fold

Abstract

Tunnel lining concrete is a typical example of thin-walled, large-volume concrete. During construction, the high hydration temperature of pumped concrete and the significant constraints imposed by the surrounding rock often lead to temperature-induced cracking. To explore reasonable temperature control measures, we employed three-dimensional finite element software to analyze the temperature field and thermal stress distribution in a typical tunnel lining section of the Central Yunnan Water Diversion Project. Contact elements were used to model the interactions between the surrounding rock and the lining. Based on on-site monitoring data, we performed a feedback analysis on the surface insulation coefficient of the lining section, which was 16.7 kJ/(m2·h·℃). We investigated how different pouring temperatures, section lengths, seasons, and the autogenous volumetric deformation of concrete affect the thermal stress field of the concrete lining. Our findings indicate that higher pouring temperatures increase thermal stress; specifically, a 4°C rise in pouring temperature reduces the minimum anti-cracking safety factor by 0.30. The maximum stress exceeded 3.5 MPa when concrete was poured during high-temperature seasons. Appropriate segment lengths for the lining structure and micro-expansion concrete can enhance crack resistance. The findings offer valuable insights for temperature control in tunnel lining concrete for the Central Yunnan Water Diversion Project.

Key words： tunnel lining; 3D finite element analysis; temperature stress field; temperature control measures; cracking risk; Central Yunnan Water Diversion Project

Cite this article

YANG Meng , QIN Xi , YANG Xu , WANG Ying , XU Hang . Temperature Control Measures during Construction Period for the Tunnel Lining of Central Yunnan Water Diversion Project[J]. Journal of Changjiang River Scientific Research Institute, 2024 , 41(10) : 175 -182 . DOI: 10.11988/ckyyb.20240393

0 引言

隧洞衬砌混凝土厚度方向的尺寸远小于其他方向的尺寸,且浇筑时采用大流态、高胶凝材料用量、水化温升高的泵送混凝土,属于典型的薄壁大体积混凝土结构。隧洞衬砌混凝土受基岩约束影响大,温差大、降温快[1],导致施工期温度裂缝问题突出,继而影响隧洞的安全运行和稳定,且衬砌裂缝修补困难、代价大。因此,在施工期控制好温度裂缝,做好防裂工作,尤为重要。薄壁大体积混凝土结构常用温控措施手段,主要有优选原材料[2]、优化混凝土配合比[3]、控温浇筑[4]、表面保温[4-5]、分缝分块浇筑[5]、通水冷却[6-7]、流水养护[8]等。但由于隧洞衬砌温控难度大,且可用的温控措施较少,水工隧洞衬砌混凝土温控措施主要包括降低混凝土浇筑温度、通水冷却等[9]。刘利等[8]研究了表面降温和通水冷却对泄洪隧洞衬砌表面和内部温度应力场的影响,建议控制混凝土降温速率不超过2.0~2.5 ℃/d。张健等[10]研究了不同流水养护和保温力度对泄洪隧洞衬砌混凝土的温控效果,认为浇筑当年高温季节应层面流水养护。韩刚[11]针对浇筑温度、冷却水等措施,分析了其泄洪隧洞的温度和温度应力的影响,混凝土浇筑时应采取降低浇筑温度、加冷却水管等温控措施。段亚辉等[1]研究了最小抗裂安全系数的影响要素,保证最小抗裂安全系数满足方案要求且其经济性适用于施工实际。李俊等[12]研究了围岩特性与衬砌厚度对衬砌温度应力的影响,结果表明衬砌厚度越大,混凝土温度越高,最高温度出现时间越晚;围岩强度越高,衬砌厚度越大,产生的拉应力就越大。赵世麒[13]以拉西瓦水电站左岸混凝土进料线交通洞为例,研究了不同施工季节、衬砌分段长度、浇筑温度、混凝土自变特性等对衬砌温度应力的影响,认为有些研究人员判断混凝土衬砌较薄,截面内的温度分布比较均匀,内约束应力可以忽略不计的观点是不正确的。
滇中引水工程是国务院确定的172项节水供水重大水利工程中的标志性工程,是中国西南地区规模最大、投资最多的水资源配置工程。滇中引水工程由水源工程和输水工程两部分组成,其中输水工程总干渠全长664.24 km,分为大理Ⅰ段、大理Ⅱ段、楚雄段、昆明段、玉溪段、红河段,沿线共布置输水建筑物118座,其中输水隧洞58座,总长度611.99 km,占输水线路全长的92.1%,最长单洞达到62.60 km。大理Ⅱ段包括狮子山隧洞、洗窝帚隧洞、品甸海隧洞、磨盘山隧洞,本文研究马蹄形断面的某工程隧洞,其净面尺寸8.96 m×8.96 m,衬砌厚度0.5~0.8 m,坡度1/4 000。本文根据现场实测衬砌温控数据,研究了不同温控措施对混凝土衬砌温度应力场的影响,为滇中引水工程隧洞衬砌混凝土的现场施工提供指导意见。

1 基本资料

1.1 气温资料

某工程隧洞所在地多年平均气温为17.2 ℃,极端最高气温33 ℃,极端最低气温-3 ℃,多年平均风速2.3 m/s。当地多年日均气温Ta(t')为
T a ( t ' ) = T 0 + A c o s π 6 ( t ' - 6.8 ) 　 。
式中: t '为时间(月);T0是年均气温(℃);A是气温年变幅(℃)。通过向施工单位调研得知某工程隧洞内年均气温23 ℃左右,环境温度在16 ~27 ℃之间变化。

1.2 材料热力学参数

工程段围岩主要为灰岩、泥质粉砂岩,偏于安全考虑,本仿真分析中,围岩的弹性模量取16 GPa,泊松比取0.2,热学参数取值见表1。
表1 围岩材料热学参数

Table 1 Thermal parameters of surrounding rock materials

导热系数λ/
(kJ·(m·h·℃)-1)		 比热容c/
(kJ·(kg·℃)-1)		 线膨胀系数/
(10-6 ℃-1)		 导温系数a/
(10-3 m2·h-1)
9 0.959 7.0 3.471
长江科学院对隧洞现场所用混凝土进行了热力学性能测试,衬砌混凝土的热学性能见表2,其中t为龄期。衬砌混凝土28 d的绝热温升为57.7 ℃[14]。
表2 衬砌混凝土热学参数

Table 2 Thermal parameters of lining concrete

导温系数a/
(10-3m2·h-1)		 比热容c/
(kJ·(kg·℃)-1)		 导热系数λ/
(kJ·(m·h·℃)-1)		 线膨胀系数/
(10-6 ℃-1)		 绝热温
升Y/℃
3.01 0.853 7.6 6.4 Y=
60.99t/
(1.26+t)
仿真计算中,根据工程衬砌混凝土的弹性模量试验值,拟合了弹性模量,即
E t = 29 × 1.0 - e x p ( - 0.74 t 0.72 ) 　 。
式中:E (t)为龄期t时混凝土的弹性模量(GPa);t为混凝土龄期(d)。
对比衬砌混凝土虚拟强度(弹性模量×极限拉伸)、轴拉强度、劈拉强度,取三者强度最小值——劈拉强度进行抗拉强度拟合,即
f t = 2.8 1.0 - e x p ( - 0.36 t 0.85 ) 　 。
式中f(t)为混凝土的抗拉强度(MPa)。
衬砌混凝土自生体积变形拟合公式为
ε t = ε 0 1.0 - e x p ( - 0.04 t 0.74 ) 　 。
式中:ε(t)为混凝土的自生体积变形(10-6);ε0为混凝土的最大自生体积变形。

1.3 施工进度

根据施工单位提供的进度安排,工程隧洞标准洞段施工采用先底板后边顶拱方式浇筑(图1),底板与边顶拱分缝位置为仰拱以上80 cm处,施工时先采用底板台车(自带栈桥)施工底板混凝土,然后采用穿行式钢模板台车整体浇筑边顶拱混凝土。底板与边顶拱浇筑间隔时间30 d。混凝土强度达到拆模条件方可脱模,脱模后即进行混凝土养护,养护时间需到28 d。底板混凝土施工完成后采用2 cm厚聚乙烯保温材料对底板混凝土表面进行铺盖。
图1 衬砌浇筑分层示意图

Fig.1 Schematic diagram of pouring layers of lining

1.4 计算模型

考虑浇筑过程,某工程隧洞围岩和衬砌总体计算模型网格如图2所示,其中考虑结构的对称性,取一段(两个结构缝之间)衬砌的一半进行仿真分析。模拟范围包括衬砌以及衬砌尺寸相应方向上3倍尺寸的围岩,在衬砌与围岩之间设置薄层接触单元。模型的单元总数91 008个,节点总数99 400个。计算所用的直角坐标系定义为,顺水流方向为y轴,垂直水流方向为x轴,高度方向为z轴。衬砌顺水流向中心截面上的特征点如图3所示。
图2 某工程隧洞典型衬砌段模型网格

Fig.2 Model meshes of typical lining segment

图3 衬砌顺水流向中心截面上的特征点

Fig.3 Characteristic points on central section of lining in flowing downstream direction

1.5 初始及边界条件

温度边界:围岩四周以及衬砌中截面为绝热边界,考虑洞室开挖和衬砌施工进度。从浇筑日期向前推算1 a进行围岩温度场计算,获取浇筑日围岩温度,1 a前的围岩温度初值采用当地年平均温度。应力边界:隧洞衬砌顺水流向的对称面(y=0)法向约束,另一端面自由,围岩四周采用法向约束。

1.6 计算工况

为了准确掌握浇筑温度、浇筑季节、分段长度、混凝土自生体积变形等不同工况的衬砌混凝土温度、应力特性及各种温控措施对衬砌混凝土的影响,设置了11种仿真计算对比工况,如表3所示。以衬砌段长12 m,低温季节(11月份)浇筑,混凝土浇筑温度20 ℃、180 d的自生体积变形-71.3×10-6为基本工况。
表3 计算方案及工况设计

Table 3 Calculation schemes and working conditions

工
况		 浇筑温
度/℃		 有无保温
措施		 分段长
度/m		 浇筑季节 180 d自生体
积变形/10-6
1 20 无 12 低温季节 -71.3
2 16 无 12 低温季节 -71.3
3 24 无 12 低温季节 -71.3
4 20 无 10 低温季节 -71.3
5 20 无 8 低温季节 -71.3
6 20 无 6 低温季节 -71.3
7 20 无 12 高温季节(7月份) -71.3
8 20 无 12 低温季节 -30.0
9 20 无 12 低温季节 0.0
10 20 无 12 低温季节 30.0
11 20 无 12 低温季节 70.0

1.7 混凝土抗裂安全度

为便于分析衬砌各部位混凝土开裂风险,仿真计算中考虑温度应力作用时的混凝土抗裂安全度定义为
k t = f ( t ) σ 1 t 　 。
式中:k(t)为龄期t时混凝土抗裂安全度;σ1 t为龄期t时的混凝土第一主应力。
初步考虑目前薄壁结构防裂的经验,衬砌混凝土浇筑后各部位不同龄期的抗裂安全度的最小值,应≥1.65的抗裂安全度标准要求[4-5]。下文中fs=f/1.65,代表混凝土的允许拉应力。

2 现场监测与分析

某工程隧洞内未施工断面风速和温度监测情况如表4所示,可见浇筑段内风速为0 m/s,洞内环境温度最高达27.6 ℃。
表4 某工程隧洞内监测风速和温度

Table 4 Monitored wind speeds and temperatures in a tunnel

桩号 温度/
℃		 风速/
(m·s-1)		 桩号 温度/
℃		 风速/
(m·s-1)
DL II62+260 27.6 0 DL II62+470 4.8 0
DL II62+270 27.3 0 DL II62+480 24.9 0
DL II62+280 27.0 0 DL II62+490 24.9 0
DL II62+290 26.4 0 DL II62+500 24.9 0
DL II62+300 26.3 0 DL II62+510 24.9 0
DL II62+310 26.2 0 DL II62+520 24.9 0
DL II62+320 26.1 0 DL II62+530 24.9 0
DL II62+330 26.0 0 DL II62+540 24.9 0
DL II62+340 25.6 0 DL II62+550 24.9 0
DL II62+350 25.5 0 DL II62+560 24.9 0
DL II62+360 25.3 0 DL II62+570 25.1 0
DL II62+370 24.9 0 DL II62+580 25.3 0
DL II62+380 24.9 0 DL II62+590 25.5 0
DL II62+390 24.9 0 DL II62+600 25.9 0
DL II62+400 24.7 0 DL II62+610 26.4 0
DL II62+410 24.7 0 DL II62+620 26.6 0
DL II62+420 24.6 0 DL II62+630 26.9 0
DL II62+430 24.5 0 DL II62+640 27.0 0
DL II62+440 24.5 0 DL II62+650 27.1 0
DL II62+450 24.7 0 DL II62+660 27.2 0
DL II62+460 24.8 0 DL II62+670 27.3 0
隧洞衬砌浇筑期间,对浇筑段的环境温度和边墙混凝土温度进行监测,环境温度如图4所示,衬砌段顺水流向1/2中截面边墙混凝土温度如图5所示,其中温度测点D1—D4从围岩到洞壁方向均匀布置。可见,衬砌边顶拱混凝土的开仓浇筑时混凝土温度为26 ℃,混凝土入仓温度为28 ℃,衬砌边墙内部最高温度达53.6 ℃,衬砌最大内外温差达8 ℃。
图4 某工程浇筑段洞内环境温度监测

Fig.4 Ambient temperature inside the pouring section of a tunnel

图5 顺水流向1/2中截面边墙浇筑段温度监测

Fig.5 Monitored temperature of the pouring section of side wall at 1/2 central section in the downstream direction

由工程隧洞现场监测段的环境温度和边墙温度变化,经过仿真反演分析,可得到混凝土衬砌浇筑养护过程中,施工现场早期表面保温系数取为16.7 kJ/(m2·h·℃)。

3 温度应力分布规律及温控措施

3.1 温度应力场

图6是基本工况下衬砌温度场,混凝土衬砌在顺水流方向中心截面的最高温度包络图,在仰拱两侧最高温度达到40.54 ℃。边墙和顶拱由于厚度较薄,散热快,内部最高温度到33.64 ℃。衬砌混凝土仰拱洞内表面最高温度在24.82 ℃左右,洞内表面最高温度最低值在层面附近23.24 ℃。
图6 基本工况下最高温度包络图

Fig.6 Maximum temperature envelopes under basic condition

顶拱处不同深度围岩的温度随时间的变化及温度变幅情况如图7所示。由图7(a)可见,在围岩深度约8.25 m时,围岩的温度几乎不变.。由图7(b)可见,随围岩深度的增加,由于混凝土浇筑导致的围岩温度变幅不断减小,但深度<6 m时温度变幅减小较快,在深度>10 m后,围岩温度变幅趋近于0。可见,衬砌混凝土浇筑导致的围岩温度变化范围在10 m以内。
图7 顶拱处不同深度围岩的温度变化及温度变幅情况

Fig.7 Temperature variation and variation amplitude process of surrounding rock at different depths of the top arch

混凝土衬砌的最大第一主应力包络图见图8。顺水流方向衬砌混凝土最大第一主应力在顺水流向中心截面,仰拱衬砌底板混凝土内部达到3.50 MPa,仰拱中心截面大部分区域的最大第一主应力>2 MPa。在洞内仰拱表面与侧墙转折处,最大第一主应力>3.5 MPa。在衬砌与围岩接触表面的层面处最大第一主应力达到4.25 MPa。边墙中心截面的最大第一应力在1.75~2.8 MPa的范围内。洞内表面在仰拱靠中间底板处的最大第一主应力接近3 MPa。
图8 最大第一主应力σ1包络图

Fig.8 Envelopes of maximum first principal stress σ1

3.2 影响因素

3.2.1 浇筑温度

混凝土浇筑温度分别为16、20、24 ℃下,衬砌混凝土各特征点的最高温度、最大第一主应力、最小抗裂安全度的值如表5所示。浇筑温度每升高4 ℃,衬砌内部最高温度升高2.5~3.0 ℃,表面最高温度升高约1.5 ℃。浇筑温度每升高4 ℃,衬砌仰拱最大第一主应力增加0.29 MPa左右;边墙和顶拱表面混凝土最大第一主应力增加约0.13 MPa,内部混凝土最大第一主应力增加0.22 MPa。由表5可知,浇筑温度每升高4 ℃,衬砌仰拱底板内部和表面最小抗裂安全度都减小约0.09;衬砌仰拱边侧表面最小抗裂安全度减小约0.30,内部最小抗裂安全度减小0.17;边墙和顶拱表面混凝土最小抗裂安全度减小约0.17,而边墙内部混凝土最小抗裂安全度减小约0.14。
表5 不同浇筑温度下衬砌各特征点的特征值比较

Table 5 Characteristic values of characteristic points of lining concrete at different pouring temperatures

位置 特征
点		 浇筑温度16 ℃ 浇筑温度20 ℃ 浇筑温度24 ℃
最高温
度/℃		 最大第一主
应力/MPa		 最小抗裂
安全度		 最高温
度/℃		 最大第一主
应力/MPa		 最小抗裂
安全度		 最高温
度/℃		 最大第一主
应力/MPa		 最小抗裂
安全度
仰拱 1 30.77 3.17 1.15 32.94 3.46 1.05 35.21 3.74 0.97
2 31.51 3.21 1.13 33.86 3.50 1.04 36.36 3.79 0.95
3 25.27 2.70 1.33 26.66 2.91 1.24 28.27 3.12 1.15
4 37.59 2.36 1.45 40.52 2.64 1.26 43.60 2.93 1.11
5 26.32 1.11 2.88 27.76 1.15 2.56 29.33 1.19 2.29
边墙 6 30.20 2.17 1.61 32.63 2.39 1.46 35.25 2.61 1.33
7 23.26 1.52 2.28 24.78 1.65 2.10 26.38 1.77 1.94
顶拱 8 30.19 2.27 1.54 32.64 2.50 1.39 35.27 2.73 1.27
9 23.25 1.65 2.10 24.82 1.78 1.93 26.43 1.92 1.79
图9为不同浇筑温度下衬砌仰拱底板表面(T3)和内部特征点(T2)的第一主应力历程,浇筑温度改变下,第一主应力的变化趋势不变,但最大第一主应力随浇筑温度的增加而增加,甚至超过混凝土抗拉强度。
图9 不同浇筑温度下仰拱底板特征点应力历程

Fig.9 Stress histories of characteristic points in the bottom plate of inverted arch under different pouring temperatures

3.2.2 浇筑季节

与低温季节浇筑的衬砌混凝土相比,高温季节浇筑的混凝土衬砌最高温度增加,衬砌仰拱表面混凝土最高温度增幅约4.3 ℃,内部混凝土最高温度增幅在1.27~2.37 ℃范围内。顶拱和边墙表面混凝土最高温度增幅约6.6 ℃,内部混凝土最高温度增幅约3.9 ℃。图10是低温季节(11月份)和高温季节(7月份)浇筑下衬砌仰拱底板内部特征点T2的温度和应力历程。相对低温季节浇筑,高温季节浇筑的衬砌混凝土的早期温度降低较慢,降温滞后,且温度变化滞后半个变化周期;高温季节浇筑的衬砌混凝土,由于后期混凝土弹性模量增加,降温滞后导致温度应力增加更大,最终温度应力超过抗拉强度,混凝土开裂风险增大。
图10 仰拱内部T2特征点温度和应力历程

Fig.10 Temperature and stress histories at characteristic point T2 inside the inverted arch

3.2.3 分段长度

不同衬砌浇筑分段长度(12 、10 、8 、6 m)下衬砌混凝土边墙内部特征点(T6)的应力变化如图11所示。由图11可见:
图11 不同衬砌段长度下边墙内部特征点应力历程

Fig.11 Stress histories of inner characteristic point of side wall with different pouring section lengths

(1)衬砌段长度由12 m缩短到10 m时,边墙内部(T6)最大第一主应力增加0.06 MPa;衬砌段长度由10 m缩短到8 m时,边墙内部(T6)最大第一主应力增加0.06 MPa;衬砌段长度由8 m缩短到6 m时,边墙内部(T6)最大第一主应力增加0.05 MPa。
(2)衬砌段长度在6~12 m内变化时,最大垂直水流向正应力随衬砌长度的减小逐渐略有增大,变幅0.01 MPa;最大顺水流向正应力随衬砌长度的减小不断减小,变幅0.62 MPa;最大高程方向正应力随衬砌长度的减小逐渐略有增大,变幅0.17 MPa;衬砌长度减小后,顺水流向正应力减小较快,T6第一主应力在后期有突变,主应力方向改变。
此外,仰拱底板和顶拱特征点第一主应力方向接近垂直水流向的正应力,边墙特征点第一主应力方向接近高程方向正应力,仰拱边侧特征点的第一主应力方向接近顺水流向主应力,衬砌各处的第一主应力方向大致沿隧洞截面径向分布。
衬砌长度变化改变了衬砌顺水流向的长度,衬砌段长度对第一主应力方向接近顺水流向主应力的仰拱边侧特征点影响最大;其次是第一主应力方向接近高程方向的边墙特征点;影响最小的是第一主应力方向接近垂直水流向的正应力的仰供底板和顶拱。隧洞衬砌若采用膨胀混凝土,有利于隧洞衬砌抗裂。

3.2.4 混凝土自生体积变形

衬砌混凝土的自生体积变形收缩(即自生体积变形为负值)时,衬砌最大第一主应力大于衬砌混凝土自生体积变形膨胀情况。混凝土的收缩越大,膨胀越小,衬砌的最大第一主应力越大。混凝土自生体积变形从-71.3×10-6到70×10-6变化时,仰拱底板内部最大第一主应力变幅1.95 MPa,仰拱底板表面最大第一主应力变幅1.90 MPa。混凝土不同自生体积变形下,衬砌的最小抗裂安全度分布如图12所示。
图12 不同自生体积变形的混凝土衬砌的最小抗裂安全度分布

Fig.12 Distribution of minimum crack resistance safety factor of lining concrete with different autogenous volumetric deformation

由图12可见,衬砌混凝土的自生体积变形收缩时的衬砌最小抗裂安全度小于衬砌混凝土的自生体积变形膨胀时的衬砌最小抗裂安全度,且混凝土的收缩越大,膨胀越小,衬砌的最小抗裂安全度越小。此外,由图12通过计算可知:
(1)混凝土自生体积变形从-71.3×10-6到70×10-6变化时,仰拱底板内部最小抗裂安全度变幅为0.87,仰拱底板表面最小抗裂安全度变幅为1.76,仰拱边侧内部最小抗裂安全度变幅为0.63,仰拱边侧表面最小抗裂安全度几乎不变。
(2)边墙内部最小抗裂安全度变幅为0.85,边墙表面最小抗裂安全度变幅为2.18。
(3)顶拱内部最小抗裂安全度变幅为0.65,顶拱表面最小抗裂安全度变幅为0.76。
混凝土自生体积变形对衬砌表面最小抗裂安全度的影响大于其对衬砌内部最小抗裂安全度的影响。总之,采用膨胀的混凝土有助于衬砌抗裂。

4 结论

基于滇中引水工程某隧洞衬砌混凝土的温度和应力场的研究,以及不同工况条件对衬砌混凝土温度应力场的影响。得到如下结论:
(1)通过某工程隧洞衬砌环境温度和混凝土温度监测,可反算出混凝土表面保温系数为16.7 kJ/(m2·h·℃)。衬砌混凝土浇筑导致的围岩温度变化范围在10 m深度以内。
(2)当衬砌混凝土浇筑温度20 ℃、12 m浇筑段长度、低温季节浇筑、180 d的自生体积变形-71.3×10-6时,混凝土衬砌顺水流方向衬砌混凝土最大第一主应力在顺水流向中心截面,仰拱中心截面大部分区域的最大第一主应力>2 MPa,开裂风险较高。某工程隧洞衬砌垂直水流向跨度大,衬砌各处的最大第一主应力方向沿径向分布。
(3)降低浇筑温度能降低衬砌仰拱、顶拱和边墙的最大第一主应力,从而提高衬砌混凝土的抗裂能力。高温季节浇筑的混凝土,相对低温季节浇筑的混凝土,在后期降温阶段混凝土弹性模量增大,降温产生更大的温度拉应力,致使部分混凝土超过抗拉强度,开裂风险增加。
(4)衬砌段长度对混凝土衬砌各处的最大第一主应力的影响复杂,随着衬砌段长度变化,衬砌各处主应力方向可能发生变化。隧洞衬砌建议采用膨胀混凝土,有助于隧洞衬砌抗裂。

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