【硕士】隧道渗透水压力的研究及工程应用【2009】

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内容简介

　　学科专业：桥梁与隧道工程　　授予学位：工学硕士　　学位授予单位：重庆交通大学　　学位年度： 2009年　　在新建铁路、公路工程中，经常修筑一些穿越高水位富水区地层的深埋隧道。隧道施工对地下水采取“以排为主”，设计时一般不考虑衬砌水压力。但长期大量排水会使原有的地下水平衡遭到破坏，诱发严重的环境问题。现在修建此类隧道时，一般应根据隧道周围环境的要求，采取“以堵为主，限量排放"，也就是“控制排放"的防排水设计原则，这时隧道衬砌结构将受到较高的外水压力。隧道的高外水压力问题已成为目前隧道设计和施工中亟待解决的难题。如何在不影响生态环境的条件下，安全、可靠地进行隧道设计和施工，其中关键的问题就是正确确定衬砌的外水压力。　　本文运用地下水渗流场分析原理，通过对外水压力及其分布规律的研究，主要得出了以下结论： ’　　①针对具有加固圈的圆形隧道，假定衬砌、加固圈和围岩中的渗流为径向稳定渗流场，基于极坐标下的渗流分析原理推导了隧道衬砌、加固圈和围岩中的渗透水压力公式。　　②以方斗山隧道工程为实例，用前面推导的公式算出了作用在衬砌上的外水压力，得出作用于隧道衬砌、围岩和加固圈中的渗透水压力分布规律具有非线性特征，并证实设置围岩加固圈可以减少作用在衬砌上的外水压力。　　③针对存在自由面的稳态非径向渗流，利用ANSYS软件中热与结构分析功能对方斗山隧道的地下水渗流场进行模拟计算，得出地下水渗流的浸润线、各处的水头分布、指定路径上的渗流速度变化、隧道结构与围岩中的渗透水压力分布以及渗流对围岩与衬砌中位移和应力分布的影响等。　　

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