本项目针对衬砌混凝土裂缝模型、开裂混凝土衬砌内水外渗水力传导机制、衬砌与围岩联合承载机理等三个方面展开研究。采用塑性损伤模型模拟衬砌裂缝，将开裂破坏这一非连续的脆性结构响应问题通过等效损伤来体现，实现了非连续断裂的等效连续化。提出透水衬砌渗流-应力-损伤耦合模型，基于ABAQUS软件平台进行二次开发， 实现材料渗透系数随损伤的动态更新，完成了隧洞动态充水过程中的衬砌损伤开裂耦合分析过程，探讨了衬砌与围岩有条件联合承载特性对耦合分析结果的影响。同时，采用cohesive单元模拟水力裂缝，考虑裂缝与岩体水体交换特性，以及岩体弹塑性变形特征，建立应力-渗流-损伤耦合非连续性模型，探讨了水力裂缝起裂与扩展过程中水压力的分布规律。针对高压隧洞透水衬砌结构，考虑衬砌与围岩间的粘结力作用，建立了双层厚壁圆筒模型，提出了相应的透水衬砌设计方法与实践步骤，分析了隧洞初次充水期间衬砌与围岩的有条件联合承载机理，并重点分析了钢筋应力、最大裂缝宽度等的演化规律，提出了由开裂点及脱离点控制标示的衬砌钢筋应力的三段式计算模型，揭示了初次充水过程中衬砌与围岩脱离前是钢筋应力峰值点的这一新规律，为工程安全和运行决策提出了强有力的技术支撑。同时，系统研究了渗流与应力数值计算过程中计算模型范围对计算结果与误差的影响分析，提出了渗流、应力计算过程中的模型范围取值方法。 2100433B