我國是世界上巖溶地區(qū)分布最廣的國家,隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展,交通路網(wǎng)得到不斷地完善,其中已修建的巖溶隧道也越來越多,在長期巖溶水壓作用下運營巖溶隧道的病害問題也日益凸顯,嚴重威脅著隧道的運營安全。然而,當前的研究主要集中于施工期間巖溶隧道超前地質預報、施工安全及巖溶揭示后處治技術方面,針對運營巖溶隧道病害方面的研究還相對較少。通過對運營巖溶隧道病害的調研可知,降雨等引發(fā)的突變水壓力是導致巖溶隧道病害的主要因素,因此,以鄭萬鐵路巖溶隧道富水區(qū)隧道為工程背景,研發(fā)了一套模擬高水位地下水、圍巖、管道型溶腔裝置、防排水系統(tǒng)、襯砌結構等模型試驗系統(tǒng)�；诖�,本文將通過數(shù)值模擬、模型試驗等方法研究巖溶地區(qū)隧道運營過程中,突發(fā)巖溶水時,含有充填型或管道型溶腔的富水巖溶隧道在不同水頭,不同排水條件,溶腔位于不同位置時,襯砌背后的水壓力作用大小及分布規(guī)律以及隧道襯砌內力變化規(guī)律。其主要內容和成果如下:(1)通過充填型溶腔模型試驗,以Ⅴ級圍巖為基礎,同時考慮不同的圍巖埋深、巖溶水初始水頭高度、防排水型式等,研究不同工況下運營巖溶隧道襯砌背后的水壓分布規(guī)律,得出了,常規(guī)排水情況下對隧道邊墻角處水壓有明顯降低... 

【文章來源】：石家莊鐵道大學河北省

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

山嶺隧道常規(guī)防排水系統(tǒng)示意圖

-8-2.1.2富水巖溶隧道優(yōu)化排水布置方案對于一般山嶺隧道而言，由于地下水量有限，隧道內排水系統(tǒng)的排水能力大于隧道涌水量，隧道周邊圍巖內的地下水通過襯砌背后的環(huán)向排水管及縱向排水管匯聚至隧道中心排水溝內，并最終排出隧道外。對于非巖溶區(qū)段的隧道而言，隧道圍巖滲透系數(shù)較小，地表降雨對隧道影響較小，隧道周圍的地下水量也較小，流向隧道的地下水可以全部被排出隧道。因此，地下水量不大的山嶺隧道采用常規(guī)的半包半排防排水方式可以滿足隧道排水的要求。然而，對于富水巖溶隧道而言，圍巖滲透系數(shù)較大，隧道周圍的圍巖裂隙水受地表降雨補給十分明顯，常規(guī)半包半排防排水方式在富水巖溶隧道中需要進一步改進。為了便于隧道的設計和施工，對隧道防排水系統(tǒng)的優(yōu)化應盡量避免大幅改變現(xiàn)有的防排水方案。優(yōu)化排水方案是在常規(guī)防排水方案的基礎上，將隧道中心排水溝由仰拱內移動至仰拱底部(如圖2-2所示)，同時延長環(huán)向排水盲管至中心水溝，將環(huán)向排水管中的巖溶水直接從上部匯入中心排水溝，更利于隧道巖溶水的排出。圖2-2富水巖溶隧道防排水優(yōu)化方案示意圖2.1.3模型試驗的工程背景以時速350km/h客運專線雙線鄭萬鐵路Ⅴ級圍巖隧道復合式襯砌斷面為工程背景，考慮到鄭萬鐵路地質構造特征和水文地質特征情況復雜，不能全部用

-9-于進行模型試驗，所以選取圍巖級別較差情況五級圍巖，同時考慮最不利天氣情況，巖溶隧道遇到突降暴雨時，降雨等引發(fā)的突變水壓力對巖溶隧道的影響。本論文中模型試驗是依據(jù)此背景情況設計。斷面圖如圖2-3所示。二次襯砌采用C35鋼筋混凝土，拱墻厚50cm，仰拱厚60cm。防水板厚度均為3mm，排水管直徑為10cm，中心排水溝直徑60cm，材料參數(shù)如表2-1所示。圖2-3350km/h客運專線雙線鐵路Ⅴ級圍巖隧道復合式襯砌斷面圖表2-1材料的參數(shù)取值材料彈性模量E/Gpa容重γ/(kN/m3)泊松比υ粘聚力c/MPa內摩擦角φ/0滲透系數(shù)K(m/s)隧道圍巖1.817.50.40.05~0.220~272e-6初期支護23220.20——2e-8二次襯砌32250.20——2e-10環(huán)向排水管0.659.320.20——0.04中心排水溝21220.20——0.04防水板0.0659.80.25——4e-11無紡布0.06560.25——8e-6

【參考文獻】：
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本文編號：2913976