富水区城市隧道渗流场及衬砌结构内力分析

【摘要】：城市隧道修建难免会遇到地下水的问题,特别是在我国南方城市,地下水位普遍较高,而地下水作为一种宝贵资源是城市正常运转所必不可少的条件,具有不可替代的重要作用,不能随意抽排。对于城市地区的隧道修建应着力把握两点：一方面对隧址区的地下水渗流场演化规律进行研究,通过地下水的渗流场变化,判断地下水流向,对于重点区域严密监控；另一方面还应把握好富水环境中隧道衬砌结构及荷载的选取和计算,考虑到城市隧道一旦出现严重事故将可能对周边环境造成难以修复的破坏,必须保证设计断面型式应该充分满足结构安全性需求。本文依托深圳市水库下游东部过境高速公路连接线工程,主要采用数值模拟的方法开展相关研究,取得的主要研究内容及成果如下：(1)本文结合工程地质和水文地质勘察资料,建立深圳水库下游地区城市隧道大型三维地下水渗流场模型,并利用现场初始钻孔资料校核地下水位,探明了隧道开挖前后渗流场演化规律。(2)利用本工程的勘察、设计资料,建立水库下游富水地区的城市隧道三维有限差分模型,进行流固耦合分析。通过提取并分析控制点的水压变化规律,对该地区隧道衬砌的水压力折减系数进行研究,得出适用于本工程的水压力折减系数参考值。(3)分析得到了隧道开挖后的地下水位变化以及水压力折减系数参考值选取范围。根据实际工程中隧道结构断面型式和分布情况,选取典型的隧道区间,进行隧道结构内力分析研究,并判断衬砌结构安全性,对于解决此类问题,本文提出了一种综合多种软件计算手段获取更为准确的衬砌结构力学特征的方法。