【摘要】：針對"荷載—結(jié)構(gòu)物"模型,基于現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)資料,在深埋隧道圍巖軸對稱假定前提下,基于滲流理論推導出施工期隧道開挖后圍巖內(nèi)水壓力分布的解析解,研究遠場穩(wěn)定水頭與遠場穩(wěn)定水頭半徑的相互關(guān)系,提出通過現(xiàn)場圍巖地下水水壓監(jiān)測數(shù)據(jù)反推遠場穩(wěn)定水頭和遠場穩(wěn)定水頭半徑的思路和方法。以引漢濟渭工程越嶺段隧道為例,根據(jù)施工期地下水的水壓監(jiān)測資料,分析了部分洞段隧道部位的初始水壓力及隧道開挖后形成的穩(wěn)定遠場水頭半徑,得到襯砌結(jié)構(gòu)外水荷載。結(jié)果表明:在隧道內(nèi)只要測到某一圍巖深度的水頭值,就可以確定遠場穩(wěn)定水頭與影響半徑;洞段K77+993斷面圍巖深度14 m處壓力水頭為10.50 m,則遠場穩(wěn)定水頭為39.65 m,影響半徑43.65 m。研究成果能夠為注漿和排水設(shè)計提供借鑒和參考。
【圖文】：

段慶偉，等∥基于監(jiān)測的深埋引水隧道原始水頭分析水利水電技術(shù)第48卷2017年第8期荷載，來指導深埋隧道的注漿和排水設(shè)計，供設(shè)計者借鑒和參考。1軸對稱模型圍巖內(nèi)地下水特征軸對稱模型隧道圍巖地下水滲流特征如圖1所示。所謂軸對稱是指幾何條件、物理條件及滲流條件都是以洞軸線為中心對稱的，流線指向洞軸的徑向方向。等水頭面是與隧道軸線共軸的圓柱面，并和過水斷面一致，通過各過水斷面的流量相等，等于隧道內(nèi)的滲漏量。圖1隧道圍巖地下水滲流特征示意以隧道軸線為z軸，滲流滿足連續(xù)性方程(即La-place方程)鄀2H=0(2)以柱坐標形式表示為1r鐓鐓rr鐓H鐓()r+1r2鐓2H鐓θ2+鐓2H鐓z2=0(3)水流垂直于z軸，故而鐓H/鐓z=0，同時，水頭場函數(shù)H關(guān)于隧道軸線z對稱，即鐓H/鐓θ=0，故可將式(3)可簡化為1rddrrdHd()r=0(4)即rdHdr=C(5)不同過水斷面的流量相等，根據(jù)Darcy定律，每延米隧道的滲漏量Q0=2πrkdHdr(6)則C=Q02πk(7)將式(7)帶入式(5)，得rdHdr=Q02πk(8)分離變量得dH=Q02πk1rdr(9)邊界條件r=Ｒ0(H=H0)r=rini(H=0)r=r(H=h{)(10)對式(9)進行積分，則∫H0hdH=Q02πk∫Ｒ0r1rdr∫H00dH=Q02πk∫Ｒ0rini1rd{r(11)也即H0－h(huán)=Q02πklnＲ0rH0=Q02πklnＲ0r{ini(12)由式(12)可得h=H0lnrrininＲ0rini(13)式(13)即為隧道開挖后地下水影響半徑范圍內(nèi)圍巖地下水水頭的解析解。該式說明在圍巖內(nèi)滲流?

?0r{ini(12)由式(12)可得h=H0lnrrininＲ0rini(13)式(13)即為隧道開挖后地下水影響半徑范圍內(nèi)圍巖地下水水頭的解析解。該式說明在圍巖內(nèi)滲流相對穩(wěn)定時，不論滲透系數(shù)大小如何，只要給定影響半徑和影響半徑處的水頭，施工期無襯砌無注漿隧道圍巖內(nèi)的水頭分布就確定了。如果隧道有了襯砌結(jié)構(gòu)，則同樣可得到式(1)的結(jié)果，不再贅述。2影響半徑和遠場穩(wěn)定水頭的確定假設(shè)隧道開挖影響區(qū)范圍內(nèi)幾何條件、物理條件及滲流條件都滿足軸對稱條件，隧道開挖前，地下水來源充沛，地下水狀態(tài)如圖2(a)所示。隧道開挖后，襯砌和圍巖注漿前，，地下水是通過圍巖自然滲漏，然后由抽水設(shè)備將水排出洞外，隧道內(nèi)水頭為零，在隧道圍巖內(nèi)地下水頭分布則如圖2(b)所示。圖2隧道開挖前后圍巖內(nèi)水頭分布示意109


本文編號：2573994