高水压隧道衬砌背后水压力预测模型研究

研究目的:以邢和铁路天河山隧道为依托,开展隧道衬砌背后水压力预测模型研究.首先结合地下水动力学理论,考虑"围岩-注浆层-衬砌-防水板-盲管"不同介质渗透特性,理论推导隧道衬砌背后水压力和排水量预测公式;其次通过3DEC离散元验证理论预测模型的合理性;最后对衬砌背后水压力影响因素进行参数敏感性分析.研究结论:(1)本文提...     

水下隧道涌水量分析与合理安全覆岩厚度的确定

针对某市某水下隧道施工场地的水文地质、工程地质特点,采用FLAC3D数值方法对该隧道进行数值模拟,得到隧道涌水量随时间变化的趋势;分析涌水量大小与隧道顶板厚度的关系,并预测了隧道开挖后不支护情况下的失稳时间.研究表明,综合考虑水下隧道顶板安全厚度与开挖支护间隔时间是水下隧道安全施工的关键,为水下隧道施工组织设计与防排水设计提供参考依据.     

高水压富水山岭隧道设计

通过对地下水渗流场理论解析公式的推导与分析,结合宜万线齐岳山隧道高水压富水地段现场具体处理情况,提出高水位富水隧道设计应遵循的基本原则"以堵为主,限量排放";地层注浆是实现限量排放的主要方式,确定注浆加固范围时应注意注浆帷幕体自身的稳定性;排水系统是衬砌结构设计中不可缺少的一部分,在完善可靠的排水系统下,衬砌结构承受的外水荷载可以较大幅度地进行折减。     

深埋双线铁路隧道衬砌高水压分界值研究

为研究深埋双线铁路隧道衬砌高水压分界值以及高水压作用下的衬砌受力状态,基于双线铁路隧道设计标准,利用有限元软件计算和分析双线铁路隧道衬砌在不同水压作用下隧道衬砌安全系数的变化规律,确定双线铁路隧道衬砌的高水压分界值。研究结果表明:Ⅱ、Ⅲ级围岩条件下水压力在0~0.05 MPa(约等于隧道净高一半)和Ⅳ、Ⅴ级围岩条件下水压力在0~0.1 MPa(约等于隧道净高)范围内变化时,隧道断面安全系数基本不变。在Ⅱ、Ⅲ级围岩条件下,双线隧道的高水压第一分界值为0.08~0.20 MPa;高水压第二分界值可取为0.40MPa。在Ⅳ、Ⅴ级围岩条件下,双线隧道的高水压第一分界值为0.12~0.35 MPa;高水压第二分界值为0.50 MPa。双线铁路隧道采用标准设计图进行设计时,能够承受的最大静水头为50 m,超过50 m的静水头,则需要优化断面。     

深埋高水压管片拼装隧道防水体系研究

文章通过理论分析、数值计算和工程案例分析对深埋高水压管片拼装隧道防水体系和工程措施进行研究。高水压管片拼装隧道防水首先应该建立在对水压力正确认识和合理选取的基础上,并因地制宜、刚柔并济地建立防水体系。管片作为承担地下水压力的结构,其接缝密封垫是管片防水体系的重要一环,应根据工况合理制定技术标准,管片的注浆孔等防水薄弱部分需采取多道设防的工程措施。相关经验可为其他类似隧道工程防水施工提供参考和借鉴。     

高水压、大流量高原隧道富水区治理技术

详细介绍了关角隧道4号斜井高水压、大水量区域的治理方案,内容包括新型堵水材料选择、注浆堵水技术、投入机械设备,以及针对相应情况采取的技术措施。施工实践表明,该施工方案合理可行,效果良好。     

高水压隧道修建过程中渗流场变化规律试验研究

以圆梁山隧道毛坝向斜高水压地段为工程背景,自行研制高水压隧道渗流场试验装置系统,通过室内模型试验,分析隧道修建过程中渗流场的变化规律及作用在二衬背后的水压力作用系数。结果表明:围岩边界不透水时,初始渗流场为静水场,围岩边界透水时,初始渗流场为非静水场;隧道开挖后,水压力等值线是以隧道为中心的圆环形状,无注浆圈时在围岩内的分布较均匀,有5m注浆圈时,等值线在注浆圈内密度较大,在注浆圈外较稀疏;注浆的施作,明显减小了隧道内的排水量,增加了注浆圈外表面的水压力作用系数,注浆圈承担了较大的地下水压力;衬砌施作后,有注浆圈时,衬砌背后的水压力有明显的折减现象,在排水孔断面上的分布呈"葫芦"状,衬砌背后水压力作用系数最小,围岩内和注浆圈外表面的水压力作用系数几乎相同,衬砌背后的水压力在排水系统与水沟连通的位置处最小,在仰拱处较大,在其他位置分布较均匀;隧道排水比越大,衬砌背后的水压力作用系数越小。     

山岭隧道高水压下衬砌结构三维数值模拟

采用三维有限元数值模型,分析圆梁山隧道高水压条件下衬砌结构受力及变形特征。研究结果表明,高水压对隧道衬砌结构影响显著,在高水压作用下衬砌结构的受力和变形都较大,衬砌结构上存在较大的纵向弯矩。水荷载是隧道衬砌结构的主要荷载之一,应引起足够的重视。     

岩溶弱发育地层隧道衬砌水压规律及结构安全性研究

当地层岩溶弱发育时,地表水下渗速度相对较慢。这种条件下,隧道常规防排水方案是否能够有效排导地下水,降低衬砌背后水压,还需要进一步研究。以重庆市某岩溶弱发育高铁隧道工程为依托,设计衬砌拱顶水头高度为10,15,20 m及30 m四种工况,采用三维数值模拟方法对常规隧道防排水方案条件下岩溶隧道衬砌水压分布规律及结构安全性进行研究。研究结果表明：(1)正常排水条件下,隧道衬砌水压折减率拱顶比仰拱高,且随着水头高度增加,折减率也随之减小;(2)在水压和围岩压力共同作用下,初始水头高度为10 m和15 m时,衬砌结构能够满足安全性要求,当初始水头超过20 m时,衬砌结构不能满足安全要求;(3)当常规隧道防排水方案用于岩溶弱发育段隧道时,需要对仰拱的排水方案进行改进或优化,以达到结构安全的要求。     

某铁路隧道水文地质分析及涌水量预测

某铁路隧道所处地貌为中低山区,降雨形成的地表水是地下水的主要补给来源。地下水以第四系孔隙水,基岩裂隙水为主,另存在少量碎屑岩孔隙水。在断层和不同岩层接触破碎带存在构造裂隙水。隧道范围内浅部岩体的透水性和赋水性相对较强,向深部表现为由强一弱一微弱透水与非含水的变化规律,岩体渗透性与地质构造环境之间存在着相互关系。隧道在断层和不同岩性接触面、破碎带、隧道沿线沟谷且岩层破碎的隧道浅埋区都是潜在涌水的重要地段,属于中等一强富水段。可能会发生集中涌水、涌泥等问题,在施工中应加强工程防范措施。另外,对隧道的涌水量进行了预测。     

高水压隧道衬砌渗流-应力-损伤耦合模型研究

研究目的:富水区隧道衬砌由于长期处在高水压的环境中,衬砌的损伤受到渗流场的影响较为明显,由于渗流场作用而产生相应的应力场和损伤场的变化,衬砌损伤和应力的变化又对渗流场产生反作用,对衬砌结构的混凝土的渗流场、应力场及损伤场进行分析和研究;通过流固耦合来表达隧道衬砌损伤及演化过程,以提高对高水压隧道衬砌损伤表达的准确性和鲁棒性。研究结论:(1)可将混凝土损伤的宏观表达和细观变化统一起来,采用混凝土代表体积单元体作为承水压隧道衬砌流固耦合的研究对象;(2)建立高水压隧道衬砌渗流场、应力场和损伤场的流固耦合模型,采用迭代法可提高模型的可行性;(3)工程计算实例中通过比较是否考虑耦合的情况进行计算模拟衬砌损伤表达,得出流固耦合模型能够更客观的反映实际情况;(4)流固耦合模型能够应用于隧道健康监测及维护。     

渗压计埋设装置在隧道中的应用研究

隧道渗漏水病害存在巨大安全隐患,水压监测可实时预警,在保障隧道渗漏水安全中起到巨大作用.目前既有渗漏水隧道埋设水压监测元件,在隧道外环存在大水压时,安装困难,无法监测衬砌背后真实水压.分析益湛线卿家巷隧道渗水问题,研制出一种在隧道埋设渗压计的新型装置,在大水压作用下也能进行安装,且遇水自锁,水压越大防渗性能越强,解决了...     

岩溶隧道涌水量的预测方法研究

系统分析了隧道涌水量预测的方法,并用数值模拟方法进行了某隧道涌水的预测研究,认为数值模拟方法是进行隧道涌水量预测的有效方法。     

高水压富水山岭隧道不同排水率的分析研究

以某富水区山岭隧道为工程背景,通过建立有限元地层结构模型,对隧道结构在高水压力作用下的力学行为进行模拟分析,得出排水率对衬砌外侧水压力分布规律以及衬砌结构受力情况变化规律的影响。研究结果表明:通过改变排水率可以有效降低衬砌外侧水压力,但过低的降低排水率,衬砌外侧水压力降低效果不明显。     

雁门关隧道涌水量预测与防护措施研究

研究目的:作为双线取直的重点工程,雁门关隧道施工范围内地表水及地下水发育,将给施工造成很大困难,为保证施工安全,应对施工范围内地表水及地下水进行评价,并对施工期的涌水量进行预测.研究结论:根据水文地质和工程地质调查,并结合物探及钻探资料综合分析表明:隧道所处区域构造发育,断层破碎带导水性好,导致地下水发育;地下水分布以断层带水和基岩裂隙水为主,一般断层带水为强富水,而基岩裂隙水为弱富水-中等富水,隧道集中涌水段主要发生在断裂构造发育地带.由于隧道断层带涌水量较大,并会出现突泥涌砂情况,因此防护措施应以堵为主,施工期间应做好超前地质预报.     

甬舟铁路金塘海底隧道矿山法段地下水限排标准研究

为对甬舟铁路金塘海底隧道矿山法段地下水限排标准进行研究,考虑海底隧道“V”形反坡排水需要采用机械强制抽排,隧道排放标准合理选择对海底隧道后期运营成本有重大影响,对已建成的7座矿山法海底隧道防排水模式进行调研。根据二次衬砌是否承受水压来进行划分,可分为3种,即完全封堵型隧道、局部排水型隧道和全排水型隧道,并考虑国内海底矿山法隧道(厦门翔安海底隧道、胶州湾海底隧道)的防排水设计相关经验,揭示甬舟铁路海底隧道矿山法段的防排水模式;分析已建成的7座海底矿山法隧道陆域段限排标准及甬舟铁路海底隧道陆域段各区域限排标准数据,计算出保证甬舟铁路海底隧道矿山法段的总体水平与挪威埃林索伊一隧道的总排放量接近的最大排放量。最终结合依托工程矿山法隧道段的水文地质特点,提出甬舟铁路海底隧道矿山法段的防排水模式。研究结论：(1)建议甬舟铁路海底隧道矿山法段采用排导(限排或全排)模式;(2)基于统计分析与工程类比,建议甬舟铁路海底隧道矿山法段最大排放量为0.43m³/(m·d)。     

高水压岩质盾构隧道二次注浆压力的控制

采用梁—弹簧模型模拟盾构隧道管片衬砌结构,针对不同的二次注浆方式,包括注浆孔的布置、充填空隙的长度和注浆压力,进行力学分析。结果表明:不同注浆方式下管片结构的力学特征不同,在注浆压力及所填充空隙长度相同的条件下,不对称注浆对管片结构的受力最不利;在注浆方式相同、注浆压力和所充填空隙长度不同的条件下,管片结构的内力和变形形状相同,但内力和变形的大小不同,随着注浆压力和所充填空隙长度的减小,管片结构的内力和变形减小。在岩质盾构隧道施工中,二次注浆所充填的空隙长度是不确定的,故从安全出发,最大二次注浆压力应控制在0.6 MPa以内,注浆压力的下限值可由能注入浆液进行控制。     

城际铁路矿山法隧道防排水体系探讨

城际铁路矿山法隧道一方面具有铁路山岭隧道大埋深、高水压的特点;一方面又具有城市轨道交通隧道全地下敷设,无地下水自然排泄条件的特点。如何制定合理的运营期防排水原则,成为城际铁路矿山法隧道建设中的重大课题。文章通过工程调研、理论分析及数值计算,对城际铁路矿山法隧道在高水压环境下的受力特征进行了分析,提出高水压环境下“排水泄压”的基本思路,进而提出了针对城际铁路矿山法隧道高水压段“限量排放”的治水理念。并结合某在建城际铁路矿山法隧道工程,从衬砌结构承受的合理水压限值、抗水压结构设计参数以及“限量排放”的合理地下水排放标准等方面对"限量排放"理念进行了具体工程应用。     

杨林隧道岩溶涌水成因分析及处治设计方案研究

结合杨林隧道右幅K19+903部位在典型富水岩溶发育、断层等复杂地质条件下发生涌水事件,针对隧道岩溶地区季节交替带的涌水特征,依据隧道勘察报告及实地踏勘分析涌水成因,采取超前地质预报地质雷达与实际开挖导洞相结合的方法对岩溶发育及地下水分布进行基本探明;在满足以上前提条件下,综合项目施工现场情况及施工实践经验确定处治方案,提出"洞内处理、近堵远排、分级泄压"一种新的动态处治设计思路,详细阐述了对该部位溶洞处理采取的主要处治设计措施。     

水下隧道立交段设计与施工方案研究

水下隧道已逐步成为我国跨江越海的主要交通方式之一,水下隧道立体交叉的情况也越来越常见。针对目前国内缺乏完善的水下立体交叉隧道设计及施工体系,以我国某座水下隧道立交段为研究对象,对立体交叉段做了总体设计,确定了主线与匝道的内轮廓;同时,基于ANSYS有限元软件对主线隧道及匝道开挖过程进行模拟分析,提出隧道主线及匝道的开挖方案。得出如下结论:(1)通过采取CRD法等进行开挖,将大断面化为小断面,分部开挖,双层支护,成功解决了水下隧道立交段施工安全稳定的难题,可有效确保水下立交段隧道开挖的安全;(2)开挖过程中应严格遵守"先下后上、错开施工、超前支护、减少振动、分部施工、及时二衬"的施工原则,能够保证隧道的施工安全;(3)应紧密结合现场实际量测数据对围岩及支护结构的稳定性进行判别,二次衬砌尽量紧跟初期支护施作。