富水隧道排水盲管堵塞效應分析及防治.pdf

1、針對富水區(qū)隧道排水管堵塞問題，依托成渝高速中梁山隧道工程，基于流固耦合基本理論，分別采用兩種不同的排水管堵塞模擬方法對中梁山隧道工程進行數(shù)值建模，開展考慮隧道排水管堵塞的隧道滲流場和應力場耦合分析，主要研究隧道排水管不同堵塞工況下隧址區(qū)圍巖內部滲流場的空間演化規(guī)律以及隧道圍巖和支護結構的力學響應，通過對排水管堵塞過程中圍巖內部地下水位、孔隙水壓力、襯砌水壓、襯砌應力和變形等各個指標變化進行定量評價，并對實際情況做了合理假設，在不同水位條

2、件下對隧道排水管堵塞效應進行了研究。最后，從多種角度引入了一系列排水管堵塞的防治措施。主要研究成果如下:
　　(1)對各種材料的本構模型和參數(shù)進行了合理比選，概化了數(shù)值模型，開展隧道排水盲管堵塞效應研究，并分析了幾種不同水位下的結果，得出如下結論:
　?、倥潘芏氯r或初始地下水位工況不同時，隧址區(qū)地下水位分布形態(tài)各異，排水管堵塞程度較小時，隨初始地下水位上升隧道結構附近有明顯的水力坡降，最大水位降落達33m，其中隧道結構

3、附近水位變化不明顯;排水管堵塞程度較大時，隨初始地下水位上升，隧址區(qū)各處水位均變化明顯。
　?、谂潘苷Ｅ潘畷r，隨地下水位上升隧址區(qū)同一水平面上巖體孔隙水壓力差異最大為360kPa，反之，排水管堵塞程度較大時，同一水平面上孔隙水壓力差異較小;正常排水工況下，作用在隧道襯砌上的水壓荷載在縱向排水管附近出現(xiàn)“脈沖”式減小，隨排水管堵塞程度增大，排水管附近水壓變化幅度減小。
　?、鄢跏嫉叵滤簧仙蚺潘芏氯龃螅鶎е滤淼澜Y構

4、上浮，并伴隨水平移動和轉動。不同的是，相同初始地下水位下，隨排水管堵塞程度增大，隧道結構向遠離相鄰隧道方向移動;相同堵塞程度下，隨地下水位上升，隧道結構向靠近相鄰隧道方向移動。
　?、茈S排水管堵塞程度增大，或者初始地下水位上升，隧道襯砌主應力增大，其中最大主應力最大增長量為0.4MPa，最小主應力最大增長量為2.6MPa，增長最大的位置在拱腳附近。排水孔堵塞程度較小時，錨桿軸力隨初始地下水位上升而增大，局部區(qū)域錨桿軸力變化略有差異

5、;排水管堵塞發(fā)展到一定程度后，錨桿軸力隨初始地下水位上升而減小。
　　(2)分別采用排水管模擬的滲透系數(shù)折減法和“以板代孔”法，對中梁山隧道工程進行分析，評價了兩種方法的適用條件:滲透系數(shù)折減法能夠直觀反映排水管局部滲流場空間分布規(guī)律，但不能精確模擬排水管堵塞程度;“以板代孔”法則與之相反。
　　(3)分別從物理、化學、生物的角度引入了一系列排水管堵塞的防治措施，針對不同的工程，應做到因地制宜，從多角度開展隧道排水管堵塞的防