水平旋流消能泄洪洞研究成果

（1）由有限元法渗流场的计算结果可知，当考虑隧洞固结灌浆效果时，围岩固结圈内水力梯度变大，作用在混凝土衬砌外侧的外水压力水头有所降低，考虑围岩固结灌浆圈时衬砌外围的压力水头值要比不考虑围岩固结灌浆圈时小2～11m，说明衬砌外围岩体固结灌浆对减小外水压力都有一定的作用；考虑排水效果后，衬砌外侧的渗流水压比不考虑排水效果时一般减小12～32m，尤其是隧洞顶拱设置排水孔部位更为明显，说明布置了排水孔能有效地降低衬砌外水压力。因此，今后类似工程结构设计时，还应将固结灌浆作为外水压力折减考虑因素之一，而且在考虑排水孔作用时，顶部和底部应采用不同的折减系数。

（2）由水垫塘段退水洞段断面的计算分析可知，在外水压作用下，固结灌浆、系统锚杆均有利于减小外压作用下衬砌的应力，从而提高衬砌结构的抗外压的承载能力；衬砌新、老混凝土的结合面的存在会使老混凝土承担较大比例的外水荷载，施工时对老混凝土衬砌表面凿毛、设置插筋，能增加衬砌结构的整体性，提高衬砌结构的稳定性。固结灌浆、系统锚杆及插筋的设置是必要的。

（3）由三维有限元计算分析可知，在外水压力作用下，竖井收缩段与水平旋流段衔接处为结构受拉区，是衬砌配筋的关键部位，应根据受拉区应力图形对该部位进行配筋计算；其他部位衬砌绝大部分都在受压区内，且最大压应力值都在衬砌混凝土的抗压强度内，衬砌按构造配筋即可。水垫塘及退水洞段衬砌内环向均为压应力，只是拱座和底角处有应力集中现象，但压应力量值都在衬砌混凝土强度以内，衬砌可结构按构造配筋。(www.xing528.com)

（4）通过结构力学法与有限元法计算结果对比分析可知，结构力学法计算的结构内力及配筋结果均较有限元法的计算结果偏大，按照结构力学法的计算结果进行衬砌结构设计能够满足工程蓄水后旋流消能泄洪洞在外水压作用下衬砌结构的安全和稳定要求，衬砌按照结构力学法进行设计是可行的。