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《西南交通大学》 2017年
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高压富水区山岭隧道渗流场影响因素敏感度分析

侯旭丰  
【摘要】:由于我国的山区面积庞大,地貌地形的条件比较复杂,那么在此复杂条件下修建山岭隧道时,往往会遇到地下水丰富地区,高压富水的问题也会相应而来。在隧道工程中,如何计算作用在衬砌结构上的水压力和隧道开挖过程中的断面涌水量,以及在水压力荷载作用下衬砌结构的安全性等等这些问题,都是隧道渗流场中相当重要的研究内容。根据资料整理,已有研究报道多针对隧道渗流场中单一因素进行独立研究,未结合多因素进行综合研究。本文通过南大梁高速华蓥山隧道工程结合等效衬砌概念,并结合正交试验对渗流场中六种影响因素进行分析,并对最显著影响因素进行了有效区间分析,所取得的主要研究成果如下:(1)通过等效衬砌原则计算衬砌外水压,与"堵水限排"结构下复合衬砌外水压进行对比,经过试算,得出了合理的等效衬砌渗透系数。(2)将等效衬砌、"堵水限排"复合衬砌和轴对称解三种计算方法下的衬砌外水压和隧道涌水量分别进行对比,事实证明"堵水限排"下衬砌外水压和隧道涌水量可以用等效衬砌方法进行计算,且等效衬砌方法在理论上也是可行的。(3)基于轴对称理论解,分析得出隧道渗流场影响因素为:等效衬砌渗透系数(隧道排水能力)、等效衬砌厚度、初期支护渗透系数、初期支护厚度、注浆圈渗透系数、注浆圈厚度。采用正交试验结合等效衬砌方法进行影响敏感度研究发现:等效衬砌渗透系数(隧道排水能力)为影响隧道渗流场最显著的因素。(4)隧道渗流场中,等效衬砌水压和隧道渗流量并不是一直随等效衬砌渗透系数的变化而发生线性变化,而是存在一定的有效影响区间。研究分析可知,南大梁高速华蓥山隧道的等效衬砌渗透系数有效影响区间为1.04× 10-7cm/s~2.04×1-6cm/s。
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