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《重庆交通大学》 2012年
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高压富水地层山岭隧道衬砌受力机制探讨与结构设计

蒋进  
【摘要】:高压富水地层中水压力是隧道结构所承受的主要荷载之一,对隧道结构的安全性具有重要的意义。实践证明“全堵”、“全排”的防排水设计原则存在诸多的不利影响。而现阶段按地下水环境平衡原理提出的“堵水限排”防排水设计原则,既能避免采用全排放地下水方式时对地下水环境的破坏,又可以降低采用全面堵水设计时带来的投资增加及工期不可控的风险。然而,人们对于“堵水限排”条件下高水压隧道的受力机制了解甚少。 本文在分析地下水渗流理论的基础上,采用有限单元法建立“堵水限排”条件下考虑隧道排水系统排水时的隧道渗流场数值模型,对影响隧道水压力的相关因素进行了研究,获得了一系列有意义的成果: ①阐明了,隧道注浆圈渗透系数、外水压力与围岩岩性的相互关系,对设计选择注浆设计参数具有指导意义。 ②分析和揭示了隧道注浆圈与初期支护厚度在承担外水压力时的相互作用关系,有利于设计中选择初期支护参数,优化注浆设计参数。 ③通过分析“堵水限排”条件下,衬砌背后排水系统的排水能力与外水压力及围岩压力的相互作用关系,揭示了衬砌外水压力的分布规律;提出了“堵水限排”条件下衬砌外水压力荷载计算方法,并在所依托的隧道工程中得到成功应用和验证。 通过本文的研究,证明了隧道排水系统在高压富水地层隧道中对水压力的控制作用。建议在同类型隧道的设计、施工、运营过程中重视隧道排水系统的质量,保证其在使用过程中的通畅。
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