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摘要
隧道开挖面前方水压力和涌水量是隧道工程的重要参数，而二维渗流场理论无法较好地预测隧道开挖面前方三维渗流场的水压力和涌水量。本文基于半球面渗流模型，考虑隧道开挖损伤的影响，应用轴对称法推导了山岭隧道在不同注浆形式下开挖面前方地层的三维渗流场解析解，并提出了适用于非球状超前注浆体隧道的等效球面积法和等效球体积法两种等代球方法，而后对隧道开挖面涌水量的超前注浆参数展开敏感性分析，确定了开挖面超前注浆的合理参数，最后对减少隧道涌水量的方法展开讨论。结果表明：隧道三维渗流计算模型能较好地反应隧道开挖面前方的涌水量，等效球面积法在圆柱状注浆体隧道中的适用性最高，等效球体积法次之；隧道开挖面涌水量随损伤相对渗透系数的增大而减小，且随着损伤厚度的增大，开挖面涌水量随损伤相对渗透系数的变化越敏感；当超前注浆相对渗透系数km/kg达到100时，超前注浆相对厚度dg/r2达到1.0时，为安全合理的超前注浆参数。本研究成果能为隧道超前注浆设计提供一定的理论指导。
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单位土木工程学院; 中铁十一局集团城市轨道工程有限公司; 福州大学
