有限地层三孔并行海底隧道渗流场解析研究

研究目的:目前对海底隧道渗流场的研究大多基于半无限空间的单孔隧道,考虑实际工程常采用三孔并行的排布方式,且实际工程中隧道下方常存在相对不透水层或基岩等不透水边界,本文以渗流力学为基础采用镜像法和竖井理论推导有限厚度地层海底隧道渗流场解析解,将公式进行退化和数值验证,并对不透水边界距离、三孔隧道埋深、间距及注浆参数进行分析。研究结论:(1)隧道下方不透水边界对涌水量影响较大,当不透水边界距隧道中心为25r1时,对涌水量基本没有影响;(2)三孔并行隧道间渗流场存在相互影响,且随隧道间距的增加影响逐渐减弱,当隧道间距大于30r1时,涌水量基本没有影响;(3)三孔并行隧道涌水量随埋深增大呈现出先减小后增大趋势,埋深为2r1时涌水量最小;(4)三孔并行隧道涌水量随注浆圈厚度增大和渗透系数减小而减小,实际工程中应注浆密实度和注浆厚度并重;(5)本研究成果可为相关海底隧道工程的设计与施工提供参考。

考虑洞间影响的三孔并行海底隧道渗流问题分析

海底隧道渗流场的分析是隧道建设的基本问题,它与隧道围岩稳定性、工程防排水设施的布置密切相关.考虑现有的工程实际,海底隧道常采用"主隧道+服务隧道"的三孔并行方式穿越海峡.以实际工程为背景,建立了不同覆岩厚度下三孔并行海底隧道渗流计算模型,从涌水量、孔隙水压力、渗流速度、注浆参数方面分析了隧道渗流特性.研究结果表明,隧道互相靠近时,渗流场相互影响,无论是采用现行规范中所给出的隧道涌水量计算公式,还是精确解析解公式来预测三孔并行海底隧道主隧道涌水量时均会产生较大误差,将会高估隧道涌水量,最大误差可以达到40%;三孔隧道之间互为"泄压孔",降低了主隧道周边孔隙水压力和渗流速度;注浆作为隧道堵水的关键措施,考虑注浆圈厚度的同时也应该注重注浆的密实性.

三孔并行盾构隧道设计和施工的对策措施

以上海市轨道交通9号线一期工程R413九亭站-七宝站盾构施工区间段为工程背景,针对三孔并行盾构隧道下穿干线铁路,提出了详细的施工和设计措施,保障了盾构近接施工的顺利进行,对今后类似工程施工有一定的借鉴作用。

大断面小净距三孔并行隧道施工方案优化

以重庆新中梁山大断面小净距三孔并行隧道段为依托,采用FLAC 3D有限差分软件,首先对大断面主隧道不同施工方案进行了模拟,然后研究了大断面小净距三孔并行隧道在不同施工顺序下围岩位移与应力的变化情况,并与现场监测数据进行了对比分析。研究结果表明:中隔壁法在控制围岩变形和缩短施工工期上有较大优势,所以中间主隧道采用中隔壁法,左右辅助隧道采用上下台阶法施工;三孔并行隧道按左-右-中顺序开挖时主隧道围岩变形量以及各隧道拱顶主应力均小于其他3种开挖顺序。

小净距三孔并行隧道施工对地层土体的影响分析

为研究小净距三孔隧道施工性态,建立考虑地层-隧道互作用的三维有限元模型,分析了施工顺序及施工工法对地表沉降、拱顶及拱腰应力、衬砌应力的影响。结果表明:同一隧道开挖引起地表沉降量正上方大于侧上方,不同跨度隧道开挖引起的地表沉降量大跨度大于小跨度;先中隧后边隧施工地表沉降槽形状为“V”形,先边隧后中隧施工地表沉降槽形状由“W”形逐渐转变为“V”形;中隧道拱顶处竖向应力在掌子面到达前增大,到达后减小,拱腰处水平应力,掌子面到达前减小,到达后增加;衬砌等效应力最大值出现在中隧道第一步衬砌顶部,随开挖步的增加先快速增大,然后缓慢增大,最后趋于稳定。所得结论可为类似工程的设计与施工提供参考。

基于等效面积法的三孔并行海底隧道渗流场解析研究

目前对海底隧道渗流场的研究大多基于单孔隧道,考虑到实际工程常采用三孔并行的排布方式,而隧道互相靠近时渗流场会发生干扰,若采用单孔隧道模型其涌水量计算误差可能超过40%。该文对三孔并行海底隧道渗流场进行理论分析,首先分析了理论解析过程中采用等面积法将多心圆形断面简化为圆形断面的合理性;进而提出三孔并行海底隧道渗流场分析模型,以叠加原理为基础,采用镜像法推导出三孔并行海底隧道渗流场解析解,并将公式进行了退化和数值验证。研究结果表明:按照等面积法将多心圆形断面简化为圆形断面分析对隧道总涌水量影响较小;该文解析解具有一定的精度,可以快速预测三孔并行海底隧道涌水量;由于隧道间的泄压作用,三孔并行海底隧道主隧道周边涌水量分布呈现出非对称性。

海底隧道三孔并行渗流场泄压规律研究

海底隧道三孔并行是基于隧道施工技术及使用功能性要求设计的。目前对单孔及双孔海底隧道渗流场研究较多,但对三孔并行海底隧道渗流场研究较少,且对由单孔变为多孔隧道之间的泄压规律少有研究。依托青岛胶州湾海底隧道工程,采用FLAC 3D对三孔并行隧道涌水量及隧道之间泄压作用进行分析。计算结果表明:(1)三孔并行隧道之间的涌水量与渗透系数和隧道面积比存在线性关系;(2)由于隧道间的泄压作用,三孔并行隧道孔隙水压力分布在0~300 kPa范围内的分布形式与单孔不同,主隧道内侧的泄压作用比外侧明显,距离中间隧道越远泄压作用越小;(3)泄压作用的存在使得主隧道最大孔隙水压力方向相对单孔发生偏转约30°,角度随面积比增大而增大,随间距增大而减小;(4)最大孔隙水压力梯度位置在距主隧道圆心2倍半径范围内偏离轴线约30°,在3~7倍半径范围内回到中间隧道轴线处。