铁路隧道排水盲管堵塞引起的外侧水压及衬砌应力变化规律研究

作者：常凯; 郭小雄^*; 马伟斌; 赵鹏; 罗驰

来源：铁道标准设计, 2023, 1-10.

DOI：10.13238/j.issn.1004-2954.202306040004

• 铁路隧道
• 排水盲管
• 堵塞模拟
• 衬砌水压
• 衬砌应力

为探究隧道排水盲管堵塞引起的衬砌外部水压变化规律以及对其结构的影响，通过FLAC3D软件建立隧道三维数值模型，利用渗透系数折减法模拟排水盲管的不同堵塞程度，研究不同水位高度、排水盲管不同堵塞程度、连续不同堵塞长度以及非对称堵塞等工况下，隧道衬砌外侧水压及其主应力变化规律。结果表明，不同水位高度下，隧道外围环向水压总体呈现出拱底最大，拱脚最小，隧道衬砌最大（小）主应力变化量随着水位的上升而增加，其中以拱脚处衬砌主应力变化最为显著。当排水盲管堵塞后，衬砌外侧不同部位水压均随之增加，以拱脚处水压增幅最大，当堵塞程度超过50%后，水压增速明显加快，并以拱脚处增速最为明显，可见排水盲管堵塞引发的不利影响并非随堵塞程度加深而线性增加。当隧道两侧排水盲管堵塞超过16m后，其堵塞段拱顶衬砌外侧最大水压力达到连续堵塞40m（即全堵塞）时的92%，因此建议在铁路隧道纵向排水盲管出水口处连续堵塞2个以上时，应及时对堵塞的排水管道进行疏通。隧道排水盲管在非对称堵塞后出现偏压现象，堵塞侧外部水压力和衬砌主应力，与正常排水工况相比显著增大。研究成果可为隧道排水盲管服役状态评估和治理提供参考。

• 单位
  中国铁道科学研究院集团有限公司