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原文传递基于物理模拟的山岭隧道外水压力分布规律研究

论文题名：	基于物理模拟的山岭隧道外水压力分布规律研究
关键词：	山岭隧道;外水压力;物理模拟;轴对称理论;分布规律
摘要：	外水压力作为山岭隧道建设可行性分析中不可忽略的关键因素，无论是对隧道选址方案还是其自身设计方案都会产生重要影响。由于对压力的监测难度较大，缺乏基于工程验证的隧道外水压力计算方法，因此目前对隧道外水压力的估算主要仍依靠经验对静水压力折减或采用纯理论公式估算，因而估算值与实际值往往相差甚远。　　因此，本文在简要讨论和总结山岭隧道物理模拟试验简化及分析所需的理论基石-地下水等效连续介质渗流模型理论体系的基础上，着重分析与讨论了地下水等效连续介质渗流模型在裂隙岩体中的适用条件为存在REV值且待测试样尺寸不小于该REV值及渗流为稳定渗流。然后基于对前人已有相关研究成果的分析与总结，通过举例及对比论证，分析得出了水文地质结构及边界条件等隧道区渗流水文地质控制要素对隧道外水压力的控制作用。最终以处于隧道轴线两侧等水头均质岩体水文地质控制要素(A1)和隧道轴线两侧等水头近水平均质层状水文地质控制要素(B1)中的隧道为研究对象，通过近似等效的静力学物理模拟试验讨论分析得出隧道在毛洞全排、零排水全封堵及衬砌堵排结合工况下，外水压力的分布规律如下: 　　1毛洞全排工况下，无论隧道处于两种水文地质控制要素下的哪一种，其近场外水压力相对于边界水头在相应深度产生的静水压力有较大的折减，然而产生相应的问题就是过大的涌水量，长此以往易造成生态环境地质问题;且在同一边界水位条件下，围岩整体渗透性越小，隧道近场外水压力越大。　　2无论隧道处于A1还是B1类水文地质控制要素下，由于隧道上方的水位形态特征受隧道围岩渗透性影响较大，不易形成近水平的水面。因此在毛洞全排工况下，轴对称解析法估算衬砌测压水头只适用于在围岩渗透性较小的情况。　　3零排水全封堵工况下，隧道外水压力值即为其相应位置的静水压力值，只与隧道水下埋深有关。　　4对隧道采取衬砌堵排结合措施时，无论隧道处于A1类水文地质控制要素下还是处于B1类水文地质控制要素下，同一工况隧道衬砌表面上任意点测压水头近似相同，且与其他条件与之相同的毛洞工况隧道相比，其测压水头折减程度较小。　　5衬砌堵排结合工况下，对处于A1类水文地质控制要素的隧道采用轴对称理论解析法估算隧道衬砌的测压水头时，若两侧边界水位相对隧道中心位置高度不大于114m且衬砌渗透系数不大于0.008m/d，则估算值与实测值相比偏大且误差不大于2％。　　6衬砌堵排结合工况下，在上述结论的基础上并结合实测数据，采用假设及对比分析法可知:当隧道处于B1类水文地质控制要素下且位于底层渗透介质时，可近似采用轴对称理论解析法估算衬砌水压力，且kw值应近似取底层渗透介质的渗透系数。
作者：	刘涵宇
专业：	地下水科学与工程
导师：	许模
授予学位：	硕士
授予学位单位：	成都理工大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文