摘要：高外水压力是制约超深埋水工隧洞建设的关键性难题之一,以排水孔为中心的综合堵排措施是降低外水压力的主要举措。为克服传统排水孔实体单元法整体网格划分难度大和计算效率较低的问题,首先,基于ABAQUS平台开发了两节点排水孔线单元模型,并验证其在隧洞工程数值模拟分析中的正确性和有效性;其次,建立了考虑防渗排水措施的围岩-衬砌三维有限元模型,研究多种防渗排水措施下的隧洞渗流场及衬砌外水压力分布规律;最后,探讨了防渗灌浆圈与排水孔设计参数对外水压力分布的影响,提出了防渗灌浆圈与排水孔间隔布置的原则。研究结果表明:所开发的两节点排水孔线单元具有较高的精度,在排水孔数目繁多的模型中具有极高效率;排水孔数目越多、深度越大、排距越小,衬砌外水压力越低;排水孔能够有效降低衬砌的外水压力,而防渗灌浆圈降外压能力有限;在排水孔末端间隔一定厚度围岩后再施作防渗灌浆圈,可更有效发挥两者的降压作用。

摘要：为揭示复杂地质条件下富水区深埋隧洞围岩灌浆圈衬砌复合系统的外水压力作用规律,该文自行研制适用于深埋隧洞的大型高外水压力物理模型试验测试系统,选取滇中引水工程昆明段松林隧洞TSLT-005与TSLT-006(TSLT-005、TSLT-006为断层编号)交叉断层典型洞段为研究对象,开展含交叉断层深埋隧洞衬砌外水压力物理模型试验,揭示不同隧洞埋深、不同地下水位及不同排水条件下,衬砌的外水压力变化规律,并给出各工况下的外水压力折减系数建议取值范围。结果表明:隧洞埋深和地下水位对衬砌结构的外水压力影响明显,随着隧洞埋深的增大,受高地应力影响,围岩与灌浆圈自身的孔隙度与渗透性下降,对地下水渗流势能起到较好的削弱作用,导致衬砌的外水压力整体呈降低趋势;随着地下水位升高,衬砌全环的外水压力呈增大趋势,且由于岩体中细颗粒会被高水压冲散,因此形成较为连通发育的渗流通道,渗压增速也会随地下水位的升高而增大;设置衬砌排水孔可有效降低隧洞拱肩及其以上部位的外水压力,当隧洞围岩存在交叉断层分布时,断层带影响的衬砌部位外水压力降低效果受到一定削弱,且对衬砌的外水压力分布影响较为明显,在高地下水位工况下,需重点关注“断层带”对围岩衬砌结构整体的影响范围;当衬砌结构不排水时,600 m埋深的外水压力折减系数约为200 m埋深的92%,设置排水孔后,600 m埋深的外水压力折减系数约为200 m埋深的85%;当隧洞围岩存在交叉断层时,在不排水情况下,衬砌最不利点的外水压力折减系数建议取值0.95以上,在排水条件下,衬砌处的外水压力折减系数建议放宽至0.82;最后,利用有限元数值模拟方法对衬砌的外水压力物理模型试验结果进行验证,在衬砌不排水工况下,误差约为9.3%,在衬砌排水工况下,误差约为7.8%,表明高外水压力作用物理模型装置和试验结果基本上合理可行。该研究为富水区深埋隧洞工程的设计施工及运行安全提供科学参考。

摘要：针对在高外水压力条件下,裂隙发育、透水性强、钻孔大量涌水的岩体内进行搭接帷幕灌浆施工的特点和难点,目前施工中很少有既能快速实施又能达到较好阻水效果的施工技术。“在有盖重条件下,纯压式高压顶水灌浆,双孔串联并灌,孔口封闭、单一浓浆、全孔一次性灌注”的施工方法,在保证施工进度的同时,灌浆质量达到设计要求标准,施工过程对环境友好,获得了良好的技术和经济效果。

摘要：依托某电站导流泄水放空洞方形渐缩钢衬段的布置形式及边界计算参数,参考类似工程设计分析经验,计算时作出说明及假定,采用ABAQUS软件建立三维计算模型及划分网格,进行三维有限元线性分析,模拟渐变段在外水压和自重作用下的变形及应力状态。根据方形渐缩钢衬段的承压能力,在钢衬外部增设纵横加劲梁和系统锚筋后,再进行抗外压结构稳定复核计算分析,最终得到推荐的参数及抗外压结构稳定的结论。图18幅。

摘要：高外水压力是深埋水工隧洞施工中经常遇到的难题之一,如何合理确定外水压力已成为学术界和工程界研究的重点。基于解析法和有限元法,分析渗透系数、灌浆圈厚度和排水孔对作用在衬砌上外水压力的影响,并进一步讨论外水压力作用下衬砌结构的计算模式。分析结果表明围岩渗透性越好,作用在衬砌上的外水压力越大。固结灌浆圈的折减效果受制于其渗透性及厚度,且受衬砌渗透性的影响。排水孔是减小衬砌上外水压力的有效措施,但需注意过大渗水量对环境的影响,一般可与固结灌浆联合使用。采用有限元法分析外水压力作用下衬砌结构受力时,考虑衬砌与围岩之间的接触关系是必要的。

摘要：为揭示固结灌浆与衬砌排水等措施对深埋隧洞衬砌高外水压力作用影响规律,选取滇中引水工程松林隧洞为研究对象,开展深埋引水隧洞高外水压力作用数值模拟计算,研究不同灌浆圈参数和衬砌排水条件下隧洞围岩渗流场和衬砌结构外水压力变化规律,并提出隧洞围岩固结灌浆与衬砌排水优化设计方案建议。研究结果表明:隧洞围岩设置灌浆圈和衬砌设置排水孔均能有效降低衬砌结构外水压力,灌浆圈厚度越大,渗透系数越小,堵水效果越好;衬砌排水孔越多,衬砌结构外水压力越小,但需要考虑衬砌安全性合理设置;建议灌浆圈厚度取6~8 m,灌浆圈渗透系数取围岩渗透系数的1/60~1/40,排水孔数量为2~3个,在此区间进行设计较为合理。

摘要：本文简要叙述了深埋富水地区隧道工程外水压力处理的两种方式,从不同角度分析了两种处理方式的优缺点。根据渗流计算的原理分析了“灌浆封堵”外水压力的作用机理。并结合工程实例,对“以堵为主、堵排结合”渗控措施进行了三维有限元数值仿真分析,得出了工程实用的渗控方案,分析结果可为工程设计施工提供参考。

摘要：在水工隧洞工程施工中高外水压力是极为常见的问题,目前对于如何在工程施工中合理地计算高外水压力参数受到了各界广泛的关注。本文通过实际工程案例,结合解析及有限元分析,探究渗透系数、灌浆圈施工参数以及设施排水孔等因素与衬砌的外水压力的关联,并探寻基于外水压力下衬砌结构的计算。根据研究结果表明,工程中围岩的渗透性能愈强,作用在衬砌的外水压力就愈大;固结灌浆圈的作用效果与渗透性、施工参数具有密切的联系;利用设置排水孔可有效地降低衬砌上外水压力,不过需要注意的是过多的渗水量将对周边环境产生一定的影响,但是可采用与固结灌浆联用的方式进行改善。

摘要：为了探究富水区深埋隧洞高外水压力作用规律,研究不同支护形式对于外水压力作用规律带来的影响,本文基于等效连续介质渗流模型和无限含水层井流理论,推导了采用复合支护方式下隧洞的外水压力解析计算公式,并通过解析退化以验证公式的正确性.在此基础上,给出复合支护方式的外水压力折减系数解析计算公式.结合外水压力折减系数解析计算公式,对地下水作用水头、衬砌厚度及渗透性、固结灌浆圈厚度及渗透性等因素对外水压力作用规律的影响进行了探究,绘制关系曲线对外水压力的作用规律进行了总结.为保障富水区深埋隧洞工程施工及后期运营安全和富水区水工隧洞工程设计提供了分析手段和参考支持.

摘要：为详尽研究复合衬砌外水压力的影响规律,采用自行设计的可拆卸式复合衬砌渗流试验装置,通过改变堵水系统的几何参数、渗透特性以及防排水系统能力等,开展了60,80,100 m三种不同远场高水头环境下复合衬砌堵水与排水系统对衬砌上水压力的影响规律研究。研究结果表明:在全封堵情况下,衬砌上水压力无折减现象,而对于具有一定排水能力的衬砌结构,适当增加灌浆层厚度或减小灌浆层的渗透系数可明显降低作用于衬砌上的外水压力。根据试验数据给出了不同排水面积占比时的外水压力折减系数。研究成果可为实际工程中隧道允许排水量的设计提供参考。