体外排水方式在隧道工程中的研究及应用

发布时间：2021-11-04 00:57

　　传统边沟排水方式在水压力控制方面存在固有不足,隧底水压力普遍较高,致使仰拱变形超限、结构裂损等病害仍时有发生。基于此,介绍了排水能力强、降压效果优的体外排水方式,提出了体外排水隧道渗流场理论模型,通过多种研究手段验证了理论模型及其解析解的正确性。基于理论模型,探讨了排水洞埋深、半径对排水洞涌水量、隧道外水压力的影响规律,并结合工程实际制定了合理的排水参数。以南阳隧道为依托,开展了体外排水方式的现场应用,现场效果表明隧底排水洞的设置能够较好控制仰拱下方的外水压力,可有力防控因隧底水压力过大引发的相关病害。研究成果以期为富水地层隧道排水方式选型及参数制定提供借鉴与参考。 

【文章来源】：铁道学报. 2020,42(10)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

常规排水方式及其排水路径示意图

图1 常规排水方式及其排水路径示意图针对常规排水方式在隧底水压力控制效果方面的固有不足,工程设计人员提出了在仰拱下方设置排水管沟的体外排水方式,见图2。相比于常规排水方式,体外排水方式存在一定优势:一方面,该排水方式调整排水通道至仰拱以下,降低了地下水排泄点高程,利于水排泄;另一方面,增大了纵向单位长度的排水面积(排水管沟面积通常是边墙排水口面积的10倍以上),增加了排水流量[23]。因此,仰拱底部衬砌水压可以得到有效降低,相关案例表明即使在隧道防排水系统弱化情况下仰拱底部仍能保持较小水压力[19],大大降低隧底病害发生的可能。

隧道渗流模型参数设定见图3,由图3可知:地下水位面下方hc处有一圆形隧道,隧道结构外轮廓半径为r2,隧道下方h0处存在圆形排水洞,洞径为r1,围岩渗透系数为ks,隧道水头高度为hs。同时,为方便后文计算,增设参数及其取值为:l1=r1;l2=r1+h0;l3=r1+h0+r2;l4=r1+h0+2r2;l5=r1+h0+2r2+hc。(2)渗流场解析过程

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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[3]不同防排水模式对山岭隧道衬砌水压力影响关系研究[D]. 信春雷.西南交通大学 2011
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本文编号：3474682