富水隧道排水盲管堵塞效应分析及防治

发布时间：2020-07-02 13:02

【摘要】：针对富水区隧道排水管堵塞问题,依托成渝高速中梁山隧道工程,基于流固耦合基本理论,分别采用两种不同的排水管堵塞模拟方法对中梁山隧道工程进行数值建模,开展考虑隧道排水管堵塞的隧道渗流场和应力场耦合分析,主要研究隧道排水管不同堵塞工况下隧址区围岩内部渗流场的空间演化规律以及隧道围岩和支护结构的力学响应,通过对排水管堵塞过程中围岩内部地下水位、孔隙水压力、衬砌水压、衬砌应力和变形等各个指标变化进行定量评价,并对实际情况做了合理假设,在不同水位条件下对隧道排水管堵塞效应进行了研究。最后,从多种角度引入了一系列排水管堵塞的防治措施。主要研究成果如下:(1)对各种材料的本构模型和参数进行了合理比选,概化了数值模型,开展隧道排水盲管堵塞效应研究,并分析了几种不同水位下的结果,得出如下结论:(1)排水管堵塞工况或初始地下水位工况不同时,隧址区地下水位分布形态各异,排水管堵塞程度较小时,随初始地下水位上升隧道结构附近有明显的水力坡降,最大水位降落达33 m,其中隧道结构附近水位变化不明显;排水管堵塞程度较大时,随初始地下水位上升,隧址区各处水位均变化明显。(2)排水管正常排水时,随地下水位上升隧址区同一水平面上岩体孔隙水压力差异最大为360 kPa,反之,排水管堵塞程度较大时,同一水平面上孔隙水压力差异较小;正常排水工况下,作用在隧道衬砌上的水压荷载在纵向排水管附近出现“脉冲”式减小,随排水管堵塞程度增大,排水管附近水压变化幅度减小。(3)初始地下水位上升或排水管堵塞增大,均导致隧道结构上浮,并伴随水平移动和转动。不同的是,相同初始地下水位下,随排水管堵塞程度增大,隧道结构向远离相邻隧道方向移动;相同堵塞程度下,随地下水位上升,隧道结构向靠近相邻隧道方向移动。(4)随排水管堵塞程度增大,或者初始地下水位上升,隧道衬砌主应力增大,其中最大主应力最大增长量为0.4 MPa,最小主应力最大增长量为2.6 MPa,增长最大的位置在拱脚附近。排水孔堵塞程度较小时,锚杆轴力随初始地下水位上升而增大,局部区域锚杆轴力变化略有差异;排水管堵塞发展到一定程度后,锚杆轴力随初始地下水位上升而减小。(2)分别采用排水管模拟的渗透系数折减法和“以板代孔”法,对中梁山隧道工程进行分析,评价了两种方法的适用条件:渗透系数折减法能够直观反映排水管局部渗流场空间分布规律,但不能精确模拟排水管堵塞程度;“以板代孔”法则与之相反。(3)分别从物理、化学、生物的角度引入了一系列排水管堵塞的防治措施,针对不同的工程,应做到因地制宜,从多角度开展隧道排水管堵塞的防治措施。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U453.6

【参考文献】

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本文编号：2738225