高水压山岭隧道衬砌结构水压力特征研究.PDF

２０１３ 年１１ 月 铁　道　工　程　学　报 Ｎｏｖ　２０１３ 　 　 　　 　　　　　　 第１１ 期（总１８２） ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＲＡＩＬＷＡＹＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＳＯＣＩＥＴＹ　　　　　　　　 ＮＯ．１１（Ｓｅｒ．１８２） 文章编号：１００６－２１０６（２０１３）１１－００５７－０５ 高水压山岭隧道衬砌结构水压力特征研究 １ ２ ３ 李　伟 　杨　丹 　李　庆 （１．中铁西南科学研究院有限公司，　成都 ６１１７３１ ；　２．西南交通大学，　成都 ６１１００３１ ； 　３．中铁二院工程集团有限责任公司，　成都 ６１００３１） 摘要：研究目的：以渗流连续性方程和Ｄａｒｃｙ定律为基本原理，总结围岩注浆加固圈、初期支护和排水系统对 地下水渗流的主要影响因素，通过理论公式推导，获得隧道衬砌水压力特征计算公式。同时，采取理论分析的 方法，分析影响隧道衬砌水压力的主要因素及其变化规律，以进一步明确高水压山岭隧道衬砌水压力的特征。 研究结论：经过理论计算与分析可知：（１）隧道半径、初期支护结构特征、注浆加固圈特征以及隧道排水 系统的排水能力是隧道衬砌水压力的主要影响因素，二次衬砌外水压力可通过调整隧道各结构部分的参数 进行控制；（２）隧道衬砌水压力随隧道半径的增大、初期支护和注浆加固圈抗渗能力的增大以及排水系统排 水能力的增大而降低；（３）注浆加固圈厚度小于８ｍ时，对降低衬砌水压力作用显著，但注浆加固圈渗透系数 应该与初期支护和围岩的渗透系数相匹配，否则将影响注浆加固圈的作用效果；（４）本文分析高压富水隧道 衬砌水压力影响因素及其变化规律，对隧道衬砌、围岩注浆、排水系统设计具有指导意义。 关键词：富水隧道；复合衬砌；水压力；注浆加固圈 中图分类号：Ｕ４５９．４　　文献标识码：Ａ ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆＷａｔｅｒＰｒｅｓｓｕｒｅｕｐｏｎＬｉｎｉｎｇｉｎＳｕｂｊｅｃｔｔｏＨｉｇｈ ＨｙｄｒａｕｌｉｃＰｒｅｓｓｕｒｅＭｏｕｎｔａｉｎＴｕｎｎｅｌ ＬＩＷｅｉ ，ＹＡＮＧＤａｎ ，ＬＩＱｉｎｇ１ ２ ３ （１．ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＳｏｕｔｈｗｅｓｔＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ６１１７３１ ，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ６１００３１ ，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＥｒｙｕａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐＣｏ．Ｌｔｄ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ６１００３１ ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｕｒｐｏｓｅｓ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｆｌｕｉｄ ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ ｅｑｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ Ｄａｒｃｙ ｌａｗ ａｒｅ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ａｎｄｔｈｅｍａｉｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｏｆｔｈｅｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｓｅｅｐａｇｅａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｉｎｔｈｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｇｒｏｕｔｉｎｇ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ，ｐｒｉｍａｒｙｓｕｐｐｏｒｔａｎｄｄｒａｉｎａｇｅｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌａｏｆｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆ ｔｈｅｔｕｎｎｅｌｌｉｎｉｎｇｉｓｄｅｒｉｖｅｄｂｙｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｆｏｒｍｕｌａ．Ｔｈｅｍａｉｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓａｎｄｔｈｅｃｈａｎｇｅｌａｗｏｆｔｈｅｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃａｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌｌｉｎｉｎｇａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｏｒ