高水压铁路隧道泄水式管片衬砌壁后水压分布规律研究
【摘要】:当前,随着我国铁路隧道工程的迅速发展,特别是由于越来越多隧道工程将穿越山岭重丘地区,其中往往面临着高水压问题,这已成为许多铁路隧道的关键问题所在,在当前显得越来越突出。另外,随着隧道掘进机法的日益发展,为充分发挥其优点,与之对应的隧道结构较多采用装配式预制管片衬砌。综合以上情况,笔者应对高水压隧道提出采用装配式泄水式管片衬砌的理念,而目前针对泄水式管片衬砌结构的泄水方案优劣,壁后水压分布规律以及泄流量大小等问题缺乏理论研究及技术支撑。
泄水式管片衬砌是一种在常规管片衬砌基础上改进的结构型式,其可用于TBM施工的高水压隧道工程。以国家自然科学基金项目——“高水压铁路隧道泄水式管片衬砌荷载及力学特性研究”为依托,以向莆铁路某高水压铁路隧道为对象工程,采用计算机有限差分软件数值模拟和室内相似模型试验为研究手段,基于裂隙岩体连续介质流固耦合分析模型,研究了不同泄水方案下衬砌壁后水压力和围岩水压力分布形态,并进行不同泄水方案下泄流量的对比。研究工作主要包括:
(1)对高水压隧道泄水式管片衬砌水压分布进行了理论分析,并应用于实际工程,运用衬砌壁后孔隙水压力理论分析注浆圈与隧道排水量之间的关系,隧道排水量与外水压力之间的关系,注浆圈外水压力与注浆圈半径的关系;运用衬砌外荷载理论分析围岩渗透系数与最大可泄流量的关系,衬砌壁后接触应力与衬砌控制泄流量的关系等。
(2)在分析国内外渗流场与应力场双场耦合的理论基础上,结合有限差分法计算原理,提出了适应高水压山岭隧道特点的流固耦合力学分析模型及其合理边界条件。
(3)基于流固耦合理论,对泄水式管片衬砌不同泄水方案下的管片衬砌围岩内渗流场与应力场进行双场耦合数值分析,包括等泄水面积但不同泄水孔数量,不同泄水孔高度,设置错高度泄水孔以及不同水位线高度等多种工况,进行渗流场分布规律分析及泄流量分析。
(4)采用1:50的几何相似比和1:1的容重相似比,制作泄水式管片衬砌模型试验箱,进行室内相似模型试验,研究泄水式管片衬砌在不同泄水方案下衬砌壁后水压分布规律及其与泄流量的关系。
|
|
|
|
1 |
刘贵良;万家寨引黄工程总干线~#8隧洞的快速施工[J];水利水电技术;2001年04期 |
2 |
胡志平,冯紫良,刘学山,陈枫;盾构隧道管片衬砌结构稳定性风险分析[J];同济大学学报(自然科学版);2004年05期 |
3 |
陈志刚,曾周亮,肖石林;隧道掘进机管片衬砌受力的数值模拟[J];机械设计与制造;2005年09期 |
4 |
叶飞;何川;王士民;;浅析盾构隧道模型试验的现状与发展[J];现代隧道技术;2011年01期 |
5 |
李围,孙继东,李成;盾构隧道管片衬砌受力分析力学模式探讨[J];隧道建设;2005年S1期 |
6 |
佘成学;张龙;;管片衬砌承担高内水压力的可行性分析[J];岩石力学与工程学报;2008年07期 |
7 |
封坤;何川;肖明清;;高速铁路水下盾构隧道管片衬砌主体结构受力分析研究[J];现代隧道技术;2008年S1期 |
8 |
孙艾;;新疆大坂隧洞工程管片安装施工工艺[J];山西建筑;2010年36期 |
9 |
李江深;万家寨引黄工程南干TBM施工洞段防渗研究[J];科技情报开发与经济;2005年16期 |
10 |
胡志平;罗丽娟;;管片衬砌结构可靠度分析的优化方法[J];岩石力学与工程学报;2005年22期 |
11 |
刘德付;苏华友;;不同地层中隧洞管片衬砌结构计算分析[J];地下空间与工程学报;2009年02期 |
12 |
胡志平;彭建兵;黄强兵;王启耀;;地铁盾构隧道30°斜穿地裂缝的物理模拟试验[J];长安大学学报(自然科学版);2009年04期 |
13 |
丁春林,刘建国,宫全美,肖广智;盾构隧道管片衬砌内力计算方法比较[J];地下空间;2001年03期 |
14 |
李志刚,崔雪玉;移动式变形观测装置在隧洞灌浆试验中的应用[J];探矿工程(岩土钻掘工程);2001年05期 |
15 |
黄钟晖;盾构法隧道管片衬砌纵缝接头受力模型的研究[J];地下空间;2003年03期 |
16 |
胡志平,蔡志勇,罗丽娟;盾构区间隧道与连接通道连接处的三维受力分析[J];公路交通科技;2005年S2期 |
17 |
李江深;;引黄总干线6号隧洞管片裂缝及移位原因分析[J];山西建筑;2005年22期 |
18 |
孙士英;章跃林;;特制CK砂浆在国内某隧洞管片衬砌中的应用[J];水利水电工程设计;2007年01期 |
19 |
夏炜洋;何川;葛蔚敏;吴成刚;;成都地铁一号线盾构机下穿万福桥数值模拟分析[J];铁道建筑;2009年04期 |
20 |
Masahiro Maeda;Kotaro Kushiyama;刘陈玉;;紧凑型盾构隧洞施工法[J];建筑机械;2009年13期 |
|