泄水式管片衬砌壁后水压力分布特性模型试验研究

基于研制的泄水式管片衬砌–围岩泄流装置,采用室内试验方法对某铁路隧道装配式泄水式管片衬砌在高水压条件下衬砌壁后水压力分布规律进行研究,重点探讨单纯限排、堵水限排等不同泄水方案下衬砌壁后外水压力分布规律。分析排泄流量、泄水孔密度、注浆与否对隧道衬砌壁后水压力的影响,揭示隧道衬砌壁后整体和各位置处外水压力折减系数、外水压力大小等与衬砌泄水孔泄流量之间的二次曲线关系。研究结果可为高水压山岭隧道衬砌的设计提供参考。

泄水式管片衬砌泄流量对衬砌外荷载的影响研究

提出了采用泄水式管片衬砌结构型式解决铁路隧道高水压问题的结构设计理念。考虑渗流场对围岩应力场的影响,建立了水荷载为渗透体积力的管片衬砌外荷载计算公式,探讨了围岩渗透系数与最大可泄流量、衬砌控制泄流量与衬砌壁后接触应力的相互关系,以及围岩条件对衬砌壁后有效应力和接触应力的影响规律,并将该计算方法与远场水荷载视为面力的简易衬砌外荷载计算方法进行对比,以评估简易方法的可行性。结果表明:将水荷载视为面力与将其视为渗透体积力进行接触应力计算时,两者结果仅在一定条件下具有良好的接近度,前者只能作为衬砌外荷载选择的一种参考。

泄水式管片衬砌地层结构相似模型试验研究

针对泄水式管片衬砌将在未来高水压铁路隧道中可能应用的实际,采用相似模型试验方法,研究了泄水式管片衬砌在不同泄水孔设置模式:无泄水孔、单环单泄水孔、单环双泄水孔,以及0、60、100、150 m等不同水压条件下衬砌结构的力学特征。研究表明:开设泄水孔不会明显降低管片衬砌的物理力学参数,管片衬砌环开设一个或者两个泄水孔皆不会明显削弱管片衬砌结构的承载能力。