圆形隧道围岩与衬砌渗透力解析解.pdfVIP

第 35卷 第 1期 武汉理工大学学报 (交通科学与工程版) VoI_35 No．1 2011年 2月 JournalofW uhanUniversityofTechnology Feb．2O11 fTransportationScience8LEngineering) 圆形隧道 围岩与衬砌渗透力解析解* 郑 波 。 王建宇 (中国铁道科学研究院” 北京 10081)(中铁西南科学研究院有限公司 成都 610031) 摘要 ：针对 国内外现有 隧道 围岩渗透力公式均未考虑衬砌渗透性影响的情况 ，依据无限含水层 中 井理论 ，把深埋 隧道中隧道 围岩 、衬砌渗流概括为承压水 向垂直井 的运动 ，推导了轴对称条件下 围 岩 、衬砌渗透力公式 ，并考虑 了注浆 圈对 围岩 、衬砌渗透力 的影 响，最后通过对 比分析得 出衬砌渗 透性对围岩渗透力的影响很大 ，不能被忽略．当围岩渗透系数与衬砌渗透系数之 比 增大时 ，围岩 渗透力会不断降低 ，但 当n5o时，n值对围岩渗透力影响不大． 关键词 ：隧道 ；围岩 ；衬砌 ；渗透力 ；解析解 中图法分类号 ：U452．12 DOI：10．3963／j．issn．1006—2823．2O11．02．005 根据地下水处治方法的不同，修建于地下水 一 ㈩ 位线 以下 的隧道通 常可 以分为 “全堵型”、“排水 r In L ／r 型”2种．在 “全堵型”隧道中，衬砌不透水 ，作用在 式中：)，为水 的重度 ；h为地下水 位线至 隧道 中 衬砌上的水压力为静水压力 ，是一种表面力 ；而对 心距离；r为隧道半径 ；R是指由渗透力 引起的围 于 “排水型”隧道，围岩和衬砌都是透水的，由于地 岩孔隙水压力变化为零时隧道 圆心到该处 的距 离． 下水的流动，作用在衬砌与 围岩上的水压力为渗 Schleissl7于 1986年建议用地下水位线与隧 透力 ，是一种体积力l】]． 道 中心 的垂直距离 h代替 Bouvard公式中的_R， 不排水的 “全堵型”隧道衬砌类型在地下水头 例如 ，当h—R时 不超过 30m 的地方广泛应用 ，大量工程实践表 明，4O～60m 水头是 “全堵 型”结构 的临界水 ^ 一 (2) r In 凡 ／r， 头_3]．当地下水位超过衬砌结构所能承受的临界 Fernandez等 于 1994年使用镜像法提出 水头时，“全堵型”衬砌类型不适用，同时，由于 “以 fF一一—7w—h× 排为主”的设计原则 已经不能适应 当前水环境的 保护 5]，所 以 “以堵为主 ，限量排放”的地下水处治 方法在隧道建设 中得到 了极大发展 ，大部分隧道 [( +4hCOS] 衬砌被设计成透水的．本文 回顾 了国内外有关 隧 J1『+4h_(h一一cos)]In1+4h(h一一cos)]