富水區(qū)隧道結(jié)構(gòu)體系水壓力及滲流場計(jì)算邊界研究.pdf

1、在隧道工程中，滲流量與水壓力互為原因。隧道施工期及運(yùn)營期會(huì)受到滲流場水壓力的不利影響，由此造成隧道病害。研究富水區(qū)隧道結(jié)構(gòu)體系水壓力規(guī)律及滲流場計(jì)算邊界，首先理解隧道滲流場相關(guān)理論及隧道滲水控制措施，其次根據(jù)之前的理論將一般軸對(duì)稱解析解及等效軸對(duì)稱解析解推廣至馬蹄形隧道斷面并推導(dǎo)更加適用于復(fù)合型襯砌的分別考慮初支與二襯軸對(duì)稱解析解，再研究水頭高度是斷面高度10倍左右情況的滲流場計(jì)算邊界范圍，由上述對(duì)理論公式、滲水控制措施及計(jì)算邊界的探究

2、，進(jìn)行富水區(qū)隧道結(jié)構(gòu)體系水壓力規(guī)律研究，最后總結(jié)富水區(qū)在不同滲水控制措施下的水壓力規(guī)律、對(duì)比分析三種軸對(duì)稱解析解、提出計(jì)算初支與二襯水壓力分配比例與水荷載正反算在工程中的應(yīng)用。
　　本文依托新建成昆鐵路米易至攀枝花段冉家灣隧道項(xiàng)目，按上述步驟研究富水區(qū)隧道結(jié)構(gòu)體系水壓力及滲流場邊界范圍，主要研究內(nèi)容與結(jié)論:
　　(1)各向均質(zhì)同性圍巖隧道滲流場理論計(jì)算可采用軸對(duì)稱解析解與保角映射理論，根據(jù)假設(shè)方法不同，得到三種軸對(duì)稱解析解并

3、將其推廣應(yīng)用于馬蹄形隧道斷面。
　　(2)全排水襯砌下，根據(jù)單層襯砌假設(shè)得到的一般軸對(duì)稱解析解與等效軸對(duì)稱解析解，推導(dǎo)出更適用于復(fù)合型襯砌的分別考慮初支與二襯的軸對(duì)稱解析解。分析三個(gè)軸對(duì)稱解析解，得到影響水壓力與滲流量的相關(guān)因素，其中包括襯砌厚度及其滲透系數(shù)、注漿圈厚度及其滲透系數(shù)、圍巖滲透系數(shù)與地下水位置。
　　(3)通過計(jì)算不同計(jì)算邊界的仰拱處第一主應(yīng)力、墻腳處水壓力、拱頂與仰拱位移及墻腳處沿線圍巖水壓力，對(duì)比力學(xué)特性，

4、得到透水邊界情況下的建議計(jì)算邊界范圍為隧道寬度3～4.5倍，不透水邊界情況下的建議計(jì)算邊界范圍為隧道寬度3-3.5倍。
　　(4)通過數(shù)值模擬全排水與全封堵襯砌情況下的水壓力，研究富水區(qū)隧道結(jié)構(gòu)體系不同滲水控制措施的水壓力與滲流量變化。研究表明，全封堵襯砌時(shí)，改變初支滲透系數(shù)、二襯與注漿圈厚度，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)體系水壓力基本無影響;全排水襯砌下，襯砌滲透系數(shù)減小，二襯與注漿圈厚度增大，均會(huì)導(dǎo)致隧道襯砌背后水壓力增大，滲流量減小。此時(shí)三種