高水压隧道衬砌背后水压力预测模型研究

作者：袁金秀; 刘炳华; 高新强; 惠云杰; 黄启艳; 曹玉斌; 王道远

来源：铁道工程学报, 2021, 38(07): 48-53.

• 隧道
• 高水压
• 预测模型
• 堵水限排
• 理论解析
• 3DEC

研究目的:以邢和铁路天河山隧道为依托,开展隧道衬砌背后水压力预测模型研究。首先结合地下水动力学理论,考虑"围岩-注浆层-衬砌-防水板-盲管"不同介质渗透特性,理论推导隧道衬砌背后水压力和排水量预测公式;其次通过3DEC离散元验证理论预测模型的合理性;最后对衬砌背后水压力影响因素进行参数敏感性分析。研究结论:(1)本文提出的衬砌背后水压力预测模型与数值计算结果误差不足10%,可准确预测高水压隧道衬砌背后水压力和排水量;(2)衬砌背后水压力Pll与kss/kgg和排水量Qw均呈反比例线性关系;隧道排水量随kss/kgg增大而减小,但非线性关系,其在kss/kgg≤75范围内受kss/kgg影响显著;(3)秉承"堵水限排"理念的高水压隧道施工过程中,可通过提升隧道排水量、减小注浆层渗透系数、增大注浆层厚度等组合措施来达到降低衬砌背后水压力的目的,其衬砌减压效果是"排"优于"堵";(4)本研究成果对高水压隧道设计及施工具有重要的指导意义。

• 单位
  河北交通职业技术学院; 石家庄铁道大学; 中铁十八局集团第五工程有限公司