挪威隧道協(xié)會(huì)

2004年之前，新泰因（New Tyin）水電站的升級(jí)改造工程在挪威是規(guī)模最大的。它替代了原電站，完全是一個(gè)新的電站，僅使用了一部分之前的水道。該項(xiàng)目包含了21 km長(zhǎng)的新隧洞、電站和其他洞室的開(kāi)挖等。無(wú)襯砌引水隧洞上承受1 030 m水頭壓力，這是世界之最。這是典型的挪威設(shè)計(jì)，利用巖石的力學(xué)性能來(lái)減小鋼襯長(zhǎng)度以優(yōu)化電站站址。由于巖石張力超預(yù)期，電站還往外移了一段，減小了進(jìn)口隧洞的長(zhǎng)度。相比原預(yù)算，大大降低了成本。

圖1 電站綜合體示意圖Fig.1 Power station complex

1 新電站的地形地質(zhì)條件

新電站站址處地形崎嶇，主水庫(kù)位于高原上，高程約1 100 m。引水隧洞沿著泰因山谷（Tyin Valley）布置，一直到畢夏普湖的入口。從畢夏普湖開(kāi)始，壓力引水隧洞穿過(guò)Tya山谷和Rausdalen山谷間明顯的斷層塊，一直到位于?vre ?rdal處、高程僅為幾米的電站。Tya山谷和Rausdalen山谷在地形上都有很深的峽谷，一直延伸到?vre ?rdal峽谷處，其位于挪威西海岸最長(zhǎng)的峽灣（索格涅峽灣）的末端。

該區(qū)域地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜，包含來(lái)自Jotunheim/Valdres高原復(fù)合體的前寒武紀(jì)和寒武紀(jì)-志留紀(jì)的巖石，其在Fortun/Vang復(fù)合體的千枚巖上形成折疊。葉理區(qū)輕微傾向于?rdal湖，這是Jotunheim/Valdres高原復(fù)合體的主要地下構(gòu)造。

電站綜合體的東部，從泰因水庫(kù)到Fortun/Vang復(fù)合體內(nèi)的Torolmen入口水庫(kù)的輸水隧洞，其主要地質(zhì)組成為千枚巖。葉理走向?yàn)镹NE，向東傾斜25°～30°。

朝向入口畢肖普湖，離進(jìn)水口約2 km處，其地質(zhì)組成為砂巖/石英巖轉(zhuǎn)變巖，帶有明顯的水平裂縫分布。

之后的2.5 km是前寒武紀(jì)火山巖，主要表現(xiàn)為綠色片麻巖。

高壓引水隧洞、電站區(qū)域和交通洞/尾水隧洞的下部主要為黑色輝長(zhǎng)巖，并常見(jiàn)輕質(zhì)花崗巖“奧長(zhǎng)花崗巖”。巖體有少到中等程度的裂紋和裂縫，以及不明確、變化的葉理。一組NS/NE走向的陡峭裂縫，除葉理裂縫外，其局部變化是裂縫分布的主要方向。

圖2 新泰因電站示意圖，繼續(xù)使用了舊的引水隧洞，結(jié)合進(jìn)新電站中，用400 m長(zhǎng)的豎井連接新舊隧洞系統(tǒng)，實(shí)為新舊引水隧洞的連接，還結(jié)合了輸水隧洞、河道進(jìn)水口和調(diào)壓室Fig.2 Schematic outline of New Tyin,showing usage of old headrace,integrated into the new power plant,connection of old and new tunnel systems,with 400-meter vertical shaft working as connection between old and new headrace,combined with transfer tunnels,brook inlets and as surge chamber

三個(gè)明顯的斷層帶穿過(guò)了電站綜合體。形成拉斯達(dá)倫山谷的斷裂帶在出口上游2.1 km處穿過(guò)引水隧洞。其包含一組明顯的裂縫，但未給隧洞開(kāi)挖造成問(wèn)題。拉爾達(dá)爾斷裂帶是一個(gè)區(qū)域斷裂帶，從巨墩海門高原一直延伸到沃斯（150～200 km）。該斷裂帶穿過(guò)了引水隧洞和調(diào)壓井。斷裂帶中部約0.5～1 m寬，含膨脹粘土。沿?cái)嗔褞У膸r體破碎且變化，具有較高的粘土含量。

圖3 隧洞系統(tǒng)沿線的地質(zhì)構(gòu)造Fig.3 Geology composition along tunnel system

2 初步調(diào)查

1997年進(jìn)行了實(shí)地測(cè)繪，以確定巖體組成裂隙和弱區(qū)性態(tài)。

對(duì)拉斯達(dá)倫和Tya峽谷間的山體斷層進(jìn)行了三維有限元分析，分析了巖石的應(yīng)力分布情況，評(píng)估了電站和錐體的可行性設(shè)計(jì)和初步位置（從裸露的巖石表面過(guò)渡到內(nèi)襯區(qū)域）。

進(jìn)行了兩組鉆孔取芯試驗(yàn)，以分析巖石、滲水和應(yīng)力狀況。第一個(gè)孔鉆至535 m深，比初設(shè)的有壓隧洞約深500 m。在300 m之后，該孔的應(yīng)力降低。第二個(gè)孔鉆至初設(shè)的電站區(qū)域。從這個(gè)孔進(jìn)行的水力劈裂和斷裂測(cè)試表明，該計(jì)劃位置的安全系數(shù)在1.0～2.4之間?；跍y(cè)量和試驗(yàn)具有一定的不確定性，因此，可行性研究建議在發(fā)電站的選址中納入不確定因素，例如，為達(dá)到要求的安全系數(shù)，有可能需要對(duì)電站進(jìn)行重新選址或延長(zhǎng)鋼襯。

挪威典型的做法是將這種風(fēng)險(xiǎn)作為偶然事件包括在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和投標(biāo)設(shè)計(jì)中，其中包括在交通洞開(kāi)挖同時(shí)進(jìn)行應(yīng)力和水力劈裂試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果最終確定準(zhǔn)確的、最佳的選址。

3 交通洞巖體應(yīng)力測(cè)量

在交通洞開(kāi)挖過(guò)程中，在幾個(gè)點(diǎn)進(jìn)行三維巖體應(yīng)力測(cè)量和水力劈裂試驗(yàn)。

測(cè)量結(jié)果如圖4所示。

基于初步階段的鉆孔取芯，第一次在距離為1 000 m處的測(cè)量結(jié)果比預(yù)期值低，但與第一個(gè)鉆孔測(cè)得的應(yīng)力降低非常一致。該孔與交通洞通過(guò)的區(qū)域基本是同一區(qū)域。總之，這引發(fā)了專家小組的討論（任務(wù)是明確和決定電站綜合體的位置和方向），關(guān)于電站在最初設(shè)計(jì)中的位置——可能需要將電站綜合體移到地塊更深處。因此，交通洞的傾斜度略有改變，使之在后續(xù)測(cè)量延續(xù)相同趨勢(shì)的情況下，也可能往更深的400 m遷移。

表1 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力測(cè)量Table 1 In-situ stress measurements

圖4 引水隧洞不同距離處的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力測(cè)量Fig.4 In-situ stress measurements along chainage numbers in the head race tunnel

后續(xù)的測(cè)量得出了更樂(lè)觀的結(jié)果。在距離1 086 m、1 292 m和1 440 m處進(jìn)行的水力階撐試驗(yàn)以及在距離1 400 m處進(jìn)行的新應(yīng)力測(cè)量，其結(jié)果顯示強(qiáng)度比最初預(yù)期要高。

討論的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向了將電站向后移動(dòng)（交通洞更短，所有設(shè)備都比引水隧洞便宜得多）。圖4顯示了安全系數(shù)為1.0、1.2和1.3時(shí)對(duì)錐體位置的限制。錐體位置說(shuō)明：（1）保守位置，錐體位于距離2 000 m處；（2）交通洞短120 m的錐體位置（電站綜合體向后移動(dòng)）?？梢杂^察到的是，有兩次測(cè)量低于安全限值，從而引發(fā)了激烈的討論，但最后得出了結(jié)論，其中一次測(cè)量接近局部軟弱區(qū)域，可能影響了結(jié)果，另一次測(cè)量質(zhì)量存在不確定性。

最后，決定將電站比原規(guī)劃往后移120 m，在最終決定位置之前，對(duì)錐體區(qū)域除進(jìn)行水力劈裂試驗(yàn)外，再進(jìn)行最后的三維測(cè)量。若測(cè)量結(jié)果不滿意，保留延長(zhǎng)襯砌的可能性。然而，錐體區(qū)域測(cè)量結(jié)果顯示為高強(qiáng)度，并確認(rèn)了安全系數(shù)大于1.3的各個(gè)位置。

4 鋼襯段灌漿

錐體區(qū)域的巖體，其特點(diǎn)是裂縫和裂紋有限。灌漿遵循以下流程：

（1）深帷幕灌漿。如圖5所示，包含4道帷幕。其中2道深帷幕鉆孔34 m，2道17 m。帷幕與隧洞成45°角。每一道帷幕包含8個(gè)鉆孔。失水試驗(yàn)表明巖體不透水，決定直接采用環(huán)氧灌漿法，避免了計(jì)劃中第一輪的水泥/微水泥灌漿。

圖5 深帷幕灌漿示意圖Fig.5 Illustration deep grout curtains

（2）巖體和混凝土間的接觸灌漿。對(duì)整個(gè)長(zhǎng)度進(jìn)行了接觸灌漿，通過(guò)灌漿軟管完成。起初在襯砌上游和下游側(cè)形成了屏障，主要為聚氨酯。之后，灌注了11圈環(huán)氧樹脂，以保證巖石與混凝土的充分接觸。

（3）鋼襯和混凝土間的接觸灌漿。通過(guò)灌漿軟管完成。起初在外層軟管環(huán)路上游和下游形成了聚氨酯屏障，之后在內(nèi)層3個(gè)軟管環(huán)路中形成了環(huán)氧屏障。

（4）控制灌漿。4道8孔帷幕從壓力管道/鋼襯內(nèi)部鉆出，穿過(guò)混凝土，深入巖體10 m。所有鉆孔直接采用環(huán)氧樹脂灌漿。

深帷幕灌漿僅需要1 979 kg環(huán)氧材料，接觸灌漿和控制灌漿則需要9 000 kg。

圖6 巖體/混凝土和混凝土/鋼襯間的接觸灌漿示意圖Fig.6 Illustration contact grouting between rock/concrete,concrete/steel

灌漿非常成功，第一次注漿后，分叉前的腔室內(nèi)，滲水量為0.3 L/min。2002年，灌漿的總成本約為50萬(wàn)美元。

5 巖爆-穩(wěn)定支持

承包商在隧洞/洞穴的深處經(jīng)歷了嚴(yán)重的巖爆。電站區(qū)域的張力高達(dá)50 MPa。

開(kāi)挖交通洞和尾水隧洞時(shí)，很早就發(fā)生了巖爆，迅速建立了有效的臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)。在墻體和頂部使用纖維增強(qiáng)噴射混凝土配合無(wú)堿速凝劑以及系統(tǒng)的中心間距為3 m的1.25～2 m的聚酯端巖石錨定螺栓。在兩個(gè)方向都取決于巖爆強(qiáng)度。以此早早控制住了巖爆的發(fā)展，保證了后續(xù)隧洞施工的安全。

巖爆問(wèn)題很嚴(yán)重，特別是在似輝長(zhǎng)巖的片麻巖和輕質(zhì)花崗巖入侵的區(qū)域。

電站廠房處的巖體雖然張力很大，但整體工況良好。臨時(shí)支護(hù)包括5～10 cm的纖維增強(qiáng)噴射混凝土、在頂部和墻上進(jìn)行中心間距為2 m的系統(tǒng)錨固，因張力和墻體高度，主要采用6 m長(zhǎng)的錨桿。作為臨時(shí)支護(hù)的補(bǔ)充，另外的永久支護(hù)，包括噴射混凝土、厚為10 cm（包括之前的層厚）以及在頂部和墻體內(nèi)系統(tǒng)的1.5 m×1.5 m的錨固，其長(zhǎng)度為4 m和5 m。

支護(hù)基于數(shù)值有限元分析和對(duì)電站綜合體的觀察方法。

6 電站站址和性態(tài)總結(jié)

對(duì)高水頭地下電站的設(shè)計(jì)方案，挪威獨(dú)特的方法和《即時(shí)設(shè)計(jì)》是基于利用巖體本身的特性，將其用作建筑材料的優(yōu)化后的成本/時(shí)間，以及清楚的風(fēng)險(xiǎn)分布來(lái)管理變量，其可能隨著地質(zhì)性態(tài)的變化而出現(xiàn)，但在最初階段尚不能完全繪制出來(lái)。新泰因工程非常具有挑戰(zhàn)性，若風(fēng)險(xiǎn)可以被準(zhǔn)確解決的話，建成后，其擁有世界上最高的無(wú)襯砌有壓隧洞。滲漏微小到可以忽略不計(jì)，故灌漿費(fèi)用很低，而電站往外移動(dòng)120 m的最終設(shè)計(jì)方案也節(jié)省了費(fèi)用，使該項(xiàng)目取得了成功，并證明了這種設(shè)計(jì)和執(zhí)行方法效果很好，降低了使用過(guò)多混凝土襯砌帶來(lái)的時(shí)間成本和資金成本。新泰因工程的設(shè)計(jì)方案可能尤其適合軟弱區(qū)，發(fā)電站區(qū)域的裂隙和裂縫非常有限，致使從原始的緊張預(yù)算中節(jié)約了資金，如果在設(shè)計(jì)方法上不采用確定的即時(shí)設(shè)計(jì)部分，則可能實(shí)現(xiàn)不了成本和時(shí)間的優(yōu)化。

7 無(wú)襯砌高壓引水隧洞的設(shè)計(jì)原則

挪威的地形條件有利于水電站的開(kāi)發(fā)，而挪威每年99%的電力都來(lái)自于水力發(fā)電。1919年第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，人們就開(kāi)始建造地下發(fā)電廠和無(wú)襯砌的隧洞。高壓無(wú)襯砌隧洞和豎井是水電工程建造節(jié)省造價(jià)和縮短工期的最佳選擇，因?yàn)榭杀苊馐褂冒嘿F的鋼管和預(yù)埋混凝土襯砌。從挪威過(guò)去100年的隧洞設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行中獲得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，新泰因水電站項(xiàng)目中無(wú)襯砌的高壓隧洞的靜壓水頭為1 046 m，超過(guò)了1 000 m未支護(hù)、無(wú)襯砌的高壓隧洞，其高靜壓水頭創(chuàng)造了世界紀(jì)錄。圖7顯示了挪威高水頭無(wú)襯砌隧洞和豎井的發(fā)展情況。

修建無(wú)襯砌有壓隧洞和豎井的理念是基于巖石本身在輸水過(guò)程中能抵抗水壓的原則。巖體中的最小主應(yīng)力應(yīng)高于水壓，以保證抵抗水力劈裂和揚(yáng)壓力的安全性，這是最基本的要求。施工安全與設(shè)計(jì)緊密相關(guān)，就巖體質(zhì)量而言，設(shè)計(jì)應(yīng)基于足夠的垂直巖體覆蓋層和側(cè)谷附近的邊坡蓋層。在引入無(wú)襯砌高壓豎井和隧洞的最初，采用了基于簡(jiǎn)單的應(yīng)力平衡狀態(tài)的評(píng)價(jià)方法。這樣做的原則是，隧洞上方的巖石覆蓋層的重量應(yīng)該超過(guò)隧洞或豎井內(nèi)部的水壓，以避免液壓頂升和抬升。

圖7 挪威無(wú)襯砌高壓隧洞和豎井的發(fā)展Fig.7 Development of Norwegian unlined high-pressure tunnels and shafts

挪威經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法法則被廣泛應(yīng)用于靠近山谷的隧洞案例中。同時(shí)考慮了覆蓋層和邊坡蓋層，避免了水力劈裂的風(fēng)險(xiǎn)。

就保證隧洞或豎井有必要的約束而言，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)邊坡蓋層沒(méi)有垂直巖石蓋層有效，因此，澳大利亞雪山項(xiàng)目的設(shè)計(jì)創(chuàng)新也被引進(jìn)過(guò)來(lái)。

與經(jīng)驗(yàn)法則的修正對(duì)應(yīng)，提出了一種新的更好的仿真模型，其基礎(chǔ)是采用已建立的基于有限元模型的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖表工具以及這樣一種概念，無(wú)襯砌有壓隧洞和豎井的沿線部分，其內(nèi)部水壓不應(yīng)超過(guò)圍巖的最小主應(yīng)力。

利用數(shù)值模型進(jìn)行分析是現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法之一，除了其在驗(yàn)證上述確定性設(shè)計(jì)方法中的關(guān)鍵作用外，它目前還廣泛應(yīng)用于定性、穩(wěn)定性和支護(hù)分析中。本章對(duì)通常條件下開(kāi)發(fā)超高水頭無(wú)襯砌隧洞的可能性進(jìn)行評(píng)估，特別是基于經(jīng)驗(yàn)、確定性和數(shù)值分析的結(jié)果，對(duì)案例工程更高靜壓水頭無(wú)襯砌隧洞的可能性進(jìn)行了評(píng)估，并提出了得出進(jìn)一步結(jié)論的建議。

新泰因水電站項(xiàng)目位于挪威的Ardal。靜壓水頭1 047 m，裝機(jī)容量380 MW，排水量為20 m3/s的2倍，年平均發(fā)電量1 398 GWh。

對(duì)有壓隧洞或豎井的首要要求是，必須有足夠的覆蓋層來(lái)提供比水壓更大的重量以避免滲漏。在經(jīng)驗(yàn)方法法則被引入之前，該方法就在挪威有所應(yīng)用。文中，該方法就開(kāi)發(fā)超高水頭無(wú)襯砌隧洞/豎井的可能性給出了令人驚訝的保守的結(jié)果，對(duì)作為案例的新泰因水電站工程，在靜壓水頭為1 137 m時(shí)，其安全系數(shù)為1.3。事實(shí)上，該方法未考慮約束對(duì)側(cè)谷覆蓋層要求、地形對(duì)應(yīng)力的影響以及相當(dāng)大的構(gòu)造應(yīng)力的存在。

挪威的經(jīng)驗(yàn)法則被廣泛應(yīng)用于位于山谷邊的隧洞和豎井中。它既考慮了垂直覆蓋層，又考慮了相鄰山谷邊坡的陡度。該方法假定，在任何時(shí)刻，現(xiàn)場(chǎng)最小主應(yīng)力應(yīng)超過(guò)水壓，以避免水力劈裂的風(fēng)險(xiǎn)。該方法的分析表明，靜壓水頭大于1 427 m，其安全系數(shù)為1.3，可用于新泰因水電站的開(kāi)發(fā)。該方法只考慮了重力巖應(yīng)力，但在許多情況下，也存在較大的構(gòu)造和殘余應(yīng)力。因此，對(duì)正在進(jìn)行構(gòu)造擴(kuò)展的山谷，不用考慮要求增加的約束的作用。這種對(duì)于約束的條件方法仍然在預(yù)可行性研究中使用。

在澳大利亞雪山項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，人們認(rèn)識(shí)到了雪山的約束要求。與垂直巖石蓋層相比，在確保隧洞/豎井具有所要求的約束方面，邊坡蓋層的效率更低。這種方法的結(jié)果與挪威經(jīng)驗(yàn)方法法則得出的結(jié)果十分相似，且在邊坡蓋層上有更為保守的結(jié)果?；谠摲椒▽?duì)新泰因水電站工程進(jìn)行分析，最大水壓為16.77 MPa，可以安全抵抗水力劈裂，其靜力水頭為1 677 m，安全系數(shù)為1.3。雪山項(xiàng)目和挪威經(jīng)驗(yàn)法則這兩種方法都強(qiáng)化了新泰因水電站工程的高壓隧洞和豎井，其橫向和縱向埋深都足夠深。因此，兩種方法實(shí)際上都沒(méi)有考慮構(gòu)造水平應(yīng)力和地形條件對(duì)應(yīng)力狀態(tài)的影響。就最小覆蓋層厚度的比較，用垂直向厚度來(lái)說(shuō)明的話，雪山項(xiàng)目和挪威經(jīng)驗(yàn)法則與結(jié)果吻合較好，相比于數(shù)值分析，垂直法則未達(dá)到安全要求。對(duì)于最低要求的初步布置，挪威和雪山項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)似乎是非常有用的工具。

基于數(shù)值有限元模型（FEM）的二維標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖表給出了一個(gè)解決方案，以補(bǔ)償完全被忽略的構(gòu)造水平應(yīng)力和地形條件對(duì)上述確定性方法的影響。該應(yīng)用中，有限元法的基本原則是找到位置，對(duì)豎井的每個(gè)部位，保證無(wú)襯砌壓力隧洞或豎井沿線上，內(nèi)部水壓力不超過(guò)圍巖的現(xiàn)場(chǎng)最小主應(yīng)力。該方法在工程可行性研究階段是一種有用的工具，可以初步確定壓力隧洞和豎井的位置，許多情況下，該位置就是最終位置。基于該方法的分析表明，新泰因工程現(xiàn)有的無(wú)襯砌高壓隧洞和豎井最大能承受的靜壓水頭為1 140 m，安全系數(shù)為1.3，相比于上述確定性方法，這是一個(gè)保守的結(jié)果。然而，在選擇有關(guān)領(lǐng)域的邊界條件時(shí)，其結(jié)果往往與網(wǎng)格有關(guān)，并且會(huì)產(chǎn)生誤差。此外，使用這種分析方法會(huì)導(dǎo)致誤差，因?yàn)樵谀Ｐ椭惺褂玫牡匦螚l件非常簡(jiǎn)化和理想化。

最后，利用階段2進(jìn)行了綜合二維有限元計(jì)算，其目的是分析高壓隧洞附近巖體的最小主應(yīng)力情況，并將其與隧洞和豎井內(nèi)的感應(yīng)水壓進(jìn)行比較。新泰因水電站現(xiàn)有無(wú)襯砌高壓隧洞和豎井可利用的最大靜力水頭為1 097 m，安全系數(shù)為1.3。分析表明，仿真結(jié)果與現(xiàn)有無(wú)襯砌隧洞現(xiàn)場(chǎng)情況間具有較好的相關(guān)性。作者認(rèn)為，結(jié)合對(duì)該地區(qū)地質(zhì)條件的深刻認(rèn)知，使用數(shù)值分析，可以得到關(guān)于超高水頭無(wú)襯砌隧洞和豎井設(shè)計(jì)的最好結(jié)果，但其缺點(diǎn)是需要巖體參數(shù)，比如現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力比率，如何獲取這些參數(shù)是個(gè)問(wèn)題，特別是設(shè)計(jì)階段，沒(méi)有現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量過(guò)巖體應(yīng)力。該分析的優(yōu)點(diǎn)是，可以確定側(cè)谷傾斜度、主要連續(xù)性和巖石的不同屬性對(duì)應(yīng)力分布的影響。表2總結(jié)了不同設(shè)計(jì)方法得到的最大靜壓水頭的結(jié)果，其抵抗水力劈裂和隆起的安全系數(shù)都大于1.3。

表2 分析結(jié)果及其比較Table 2 Comparisons and results of analysis

地質(zhì)條件的限制是開(kāi)發(fā)超高水頭無(wú)襯砌隧洞和豎井的主要挑戰(zhàn)。了解沿隧洞走向的地質(zhì)條件，關(guān)聯(lián)上運(yùn)行過(guò)程中將要施加的水壓力，這是非常重要的。一般情況下，要使用無(wú)襯砌的高壓隧洞和豎井，巖體要堅(jiān)固、體積大、抗拉強(qiáng)度高、滲透性低。

無(wú)襯砌壓力隧洞和豎井的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的制定證明了需要更合理、更全面的設(shè)計(jì)方法；開(kāi)發(fā)了經(jīng)驗(yàn)分析和確定性分析方法，并編制了用于初步可行性研究的設(shè)計(jì)圖表；提出了一種數(shù)值設(shè)計(jì)方法進(jìn)行定性、全面的設(shè)計(jì)分析。

基于這些設(shè)計(jì)方法的結(jié)果，開(kāi)發(fā)超高水頭無(wú)襯砌隧洞和豎井是可能的，甚至是新泰因水電站中更高靜力水頭或一般的無(wú)襯砌隧洞，都是可能的。所有無(wú)襯砌的部分都應(yīng)滿足約束條件，以避免水壓頂起，除非水壓頂起的后果被認(rèn)為是可接受的。無(wú)襯砌段應(yīng)僅位于巖體中，彼處巖體具有足夠的耐久性和堅(jiān)固性，以滿足長(zhǎng)期的要求。

需要強(qiáng)調(diào)的是，文章只涵蓋了一般的約束要求，用以開(kāi)發(fā)安全的超高水頭無(wú)襯砌隧洞和豎井，以防止案例工程新泰因水電站發(fā)生主要失事模式——水力劈裂導(dǎo)致地面隆起。盡管已成功采用各種設(shè)計(jì)方法對(duì)開(kāi)發(fā)超高水頭無(wú)襯砌隧洞的可能性進(jìn)行了全面評(píng)估，但對(duì)于其他的基本失事模式，尚未對(duì)包括局部裂縫效應(yīng)在內(nèi)的詳細(xì)分析進(jìn)行評(píng)估。由于水頭變得超高，情況可能是接縫或不連續(xù)處的水力劈裂、接縫處的水力剪切、對(duì)隧洞或豎井墻體的局部破碎或爆破效應(yīng)等。