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高水位隧道外水压力对隧道结构稳定的影响

邱发波  
【摘要】: 西部大开发是我国一项重要国策,为促进西部大开发就必须大力发展西部路网建设,当公路、铁路穿越山岭时,必须修建大量越岭隧道,不可避免的会遇到高水压富水区,例如:宜万铁路齐岳山隧道、广渝公路的华蓉山隧道、成渝公路的中梁山隧道等。21世纪,人与自然的和谐发展是社会发展的主题,科学发展观对保护自然环境(特别是水资源)提出了明确要求。因而在高水位地区修建山岭隧道时,我们必须改变以往“排”的思想,如果采取地下铁路隧道的全封堵方案,不但增加了成本,还使衬砌承受巨大的水压力,大大增加了隧道结构的设计难度。所以,修建山岭隧道时,我们应根据周围环境要求,变“排”为“堵”,即实现“以排为主,防排结合”到“以堵为主,限量排放”的转变。那么,将涉及到隧道衬砌结构所承受的外水压力该如何计算问题、外水压力对衬砌结构的影响问题、采取何种措施才能有效地减小衬砌所受外水压力,以确保衬砌结构的安全性问题等一系列需要我们解决的问题。解决这些问题,对高水位岩溶富水区隧道的设计和施工具有突出的工程实践价值。本文结合已建的渝怀线圆梁山隧道毛坝向斜区为工程背景,研究高水压对隧道结构稳定的影响。 主要研究内容有: (1)、查阅相关文献,大量实践表明:只有改变以往“以排为主,防排结合”为“以堵为主,限量排放”的防排水设计准则,才能有效地保护地下水资源。阐述了我国目前计算外水压力的五种常用方法。 (2)、研究基岩地区地下水的分布规律和埋藏条件,分析基岩地区地下水的主要类型。 (3)、在堵水先限排条件下,推导了山岭隧道均质围岩衬砌外水压力理论计算公式。在此基础上,分析了隧道外水压力、折减系数与隧道排水量、注浆参数(厚度和注浆水平)的关系。 (4)、讨论地下水对隧道带来的不良影响,对圆梁山隧道高水压地区所设计的五个断面的衬砌结构的力学特性进行数值分析,通过比选,建议高水压下隧道断面形状应采用圆形和蛋形为宜。以圆形断面为例,结合圆梁山隧道的工程实例,数值分析不同注浆圈厚度和注浆水平下隧道外水压力对隧道衬砌结构的影响。


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