风化花岗岩隧道矿山法施工地下水渗流特征与防水技术研究

发布时间：2021-12-18 07:06

　　以风化花岗岩隧道为工程背景,通过现场监测和数值模拟研究手段,研究了风化花岗岩隧道所处地层在矿山法施工条件下地下水的渗流规律,并通过不同防水结构下流固耦合特征的分析,探讨了不同防水结构下地下水对二次衬砌的影响,进而在考虑场区地下水环境变化的基础上,提出了合适的防水控制措施。结果表明:隧道全断面开挖时,地下水流速在仰拱上部断面支护之后达到最大,地下水流速最大值位于拱脚处,随后依次降低;隧道开挖后,地下水水位迅速下降,在仰拱支护期间达到最低点,此后缓慢恢复;地铁隧道矿山法施工防水结构大致简化为全包防水型和控制性全包防水型,隧道下部结构对防水结构型式的变化较敏感,不同防水结构下隧道断面处二次衬砌背后孔隙水压力分布有很大的差异;隧道拱顶处地下水水头越高,排水盲管的铺设对隧道下部结构孔隙水压力的折减效果越显著;全包防水结构下隧道下半部分孔隙水压力的平均值较大,控制性全包防水结构下隧道上半部分孔隙水压力的平均值较大。 

【文章来源】：安全与环境工程. 2020,27(04)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

研究区域纵剖面图

为了便于研究,对风化花岗岩地层条件进行了适当简化,计算模型中隧道断面采用Ⅲ级围岩复合式衬砌标准断面,见图2,采用全包防水结构。复合式衬砌主要参数为:初期支护采用100 mm厚C25喷射混凝土;二次衬砌采用300 mm厚C40模筑钢筋混凝土。采用ABAQUS数值模拟软件建立隧道瞬态渗流模型,对风化花岗岩隧道矿山法施工过程中不同施工阶段的地下水渗流场进行瞬态分析,模型宽500 m、高200 m,隧道埋深50 m。使用四边形孔压实体单元(CEP4P)对计算模型进行网格划分,隧道界限附近15 m范围局部加密,计算模型网格剖分见图3。隧道施工采用矿山法施工中的全断面开挖法,工序依次为拱墙开挖、拱墙支护、仰拱开挖、仰拱支护、仰拱衬砌、拱墙衬砌。

采用ABAQUS数值模拟软件建立隧道瞬态渗流模型,对风化花岗岩隧道矿山法施工过程中不同施工阶段的地下水渗流场进行瞬态分析,模型宽500 m、高200 m,隧道埋深50 m。使用四边形孔压实体单元(CEP4P)对计算模型进行网格划分,隧道界限附近15 m范围局部加密,计算模型网格剖分见图3。隧道施工采用矿山法施工中的全断面开挖法,工序依次为拱墙开挖、拱墙支护、仰拱开挖、仰拱支护、仰拱衬砌、拱墙衬砌。2. 2 渗流计算基本原理

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于等效面积法的隧道渗流场解析解应用[J]. 罗其奇,李萍,周斌,文武双,陈建平.  科学技术与工程. 2017(32)
[2]山岭隧道施工诱发地下水位下降环境风险评价[J]. 白明洲,陈云,师海.  铁道工程学报. 2016(01)
[3]青岛地铁1号线一标段暗挖隧道涌水量预测研究[J]. 万斌,徐伟.  安全与环境工程. 2015(05)
[4]隧道工程因素对地下水环境影响研究[J]. 刘志春,王梦恕.  岩土力学. 2015(S2)
[5]石板山隧道与地下水环境相互作用评价技术研究[J]. 刘志春,王梦恕.  土木工程学报. 2015(S1)
[6]高速公路隧道涌水生态安全评价——以宝天高速公路为例[J]. 贾冰,赵鑫,王云权.  安全与环境工程. 2009(06)

博士论文
[1]风化花岗岩隧道矿山法施工对地下水环境影响研究[D]. 潘以恒.中国地质大学 2018
[2]裂隙岩体隧道与地下水环境相互作用机理及控制技术研究[D]. 刘志春.北京交通大学 2015

硕士论文
[1]基于结构健康长期监测的岩溶隧道结构受力分析研究[D]. 刘善琪.华中科技大学 2016
[2]高水压岩溶隧道衬砌结构受力特征和防排水设计研究[D]. 王一鸣.中南大学 2014



本文编号：3541882