超高水压超大埋深组合工法水下隧道连接段泄水降压研究

为解决组合工法施工水下隧道连接段水压力过高引发的仰拱开裂、轨道隆起等结构病害问题,依托深江铁路珠江口隧道开展研究,考虑连接段设置体外泄水洞泄水降压,推导隧道的渗流量及衬砌外水压解析解,并通过退化检验和数值模拟进行验证,对参数的敏感性开展分析,以揭示体外泄水系统工作机制。结果表明:1)推导的公式计算检验效果良好;随着体外泄水洞半径的增大,隧道的渗流量和衬砌外水压力均减小,对泄水降压有一定作用。2)设置体外泄水洞后,注浆圈内的渗水可以直接排出,缩短了原本的渗流路径,降低了对注浆圈的要求,以达到安全经济的效果。

隧洞衬砌结构外水压力和渗流量的影响因素分析

为了分析隧洞工程建设中衬砌结构外水压力和渗流量的影响因素,以无压圆形断面隧洞为研究对象,采用控制变量法,研究在灌浆层厚度、灌浆层渗透系数、初期衬砌渗透系数以及二次衬砌渗透系数变化条件下衬砌结构外水压力和渗流量的变化规律。结果表明:随着灌浆层厚度的增加或灌浆层、初期衬砌渗透系数的减小,作用于二次衬砌的外水压力及衬砌渗流量逐渐减小。相较初期衬砌,固结灌浆对衬砌渗流量的调控更显著。随着灌浆层厚度增大到一定程度,衬砌外水压力和渗流量的变化趋于平缓,工程中应考虑建设成本及工程安全合理选取灌浆层厚度和渗透系数等参数。

水及土压力的实测研究

通过对上海软土地基基坑工程大量的实测土压力、实测孔隙水压力值和实测水位值的分析，阐述了基坑外土压力、孔隙水压力随工况的变化规律。认为软土地区既可采用水土合算，又可采用水土分算。给出了水土合算时的侧压力系数的取值方法；同时提出了水土分算时，土压力与水压力应分别乘以相应的系数，且给出了水压力合理的折减系数ｋｗ值（孔隙水压力与静水压力的比值称为静水压力的折减系数）以及水土分算时的土压力项的侧压力项的系数ｋｓ。

川东北飞仙关组高含H_2S气藏特征与TSR对烃类的消耗作用

四川盆地川东北地区飞仙关组近年来发现了罗家寨、渡口河、铁山坡、普光等多个大、中型气田，它们均以高含硫化氧（H2S在气体组分中占10％～17％，平均为14％）为最显著特征。深入研究后发现，虽然这些大型鲕滩气藏储量规模较大，单井产量高；但是这些气藏充满度普遍偏低（在25％～91％之间），压力系数不高（大部分小于1．2）。从成藏条件来看，该区鲕粒溶蚀孔隙发育，有效储层厚度大，二叠系龙潭组、志留系龙马溪组优质烃源岩十分发育，油气源充沛，而且由断层构成的疏导体系发育，泥岩及膏质岩类组成的盖层封盖性良好，因此气藏的低充满度现象，可能是圈闭中发生过大量烃类的损耗或消耗。由于川东北飞仙关组H2S是烃类和硫酸盐在储层中发生热化学反应（TSR）形成的，气藏中硫化氢含量与压力系数、地层水矿化度、烃类含量等都存在反相关关系，因此飞仙关组高含硫化氢气藏压力系数小、充满度低，很可能是烃类被TSR大量消耗和储集空间增容所致。

基坑施工周围孔隙水压力变化规律及其应用

通过工程现场实测，研究了基坑施工过程中扎隙水压力随时间、工况的变化规律，提出了可供设计采用的水压力折减系数的概念，并对传统的水压力的计算方法提出新的见解。

水工隧洞钢筋混凝土衬砌外水压力取值方法研究

外水压力是隧洞衬砌承受的主要荷载之一,也是控制其建设与运行或检修过程中衬砌结构安全的关键因素。目前外水压力的取值仍然以经验公式为主,存在很大的局限性和不准确性。首先分析对比了衬砌外水压力的折减系数法、理论解析方法和数值分析方法几种取值方法,然后进行了不同渗透环境和衬砌支护条件下的衬砌外水压力计算。结果表明,随着围岩渗透性和衬砌厚度的增大,衬砌外表面的水压力越大;对于渗流数值计算,模型范围应取距离隧洞中心不小于30倍洞径;考虑渗流场的时间效应,开挖完成10d后隧洞的渗流场趋于稳定,衬砌支护20d后衬砌外侧水压力分布趋于稳定。

隧洞衬砌外水压力的取值方法与应对措施研究

针对隧道衬砌外水压力折减系数选取、衬砌结构选型等问题,在阐述外水压力折减系数含义的基础上,通过对衬砌类型进行系统分类,对不同衬砌型式外水作用规律与外水压力折减系数进行了分析与讨论。其中,全封堵型衬砌折减系数为1,全排型衬砌折减系数为0,而排堵结合型衬砌折减系数则与整个衬砌系统的设计参数有关。同时,指出相应衬砌结构设计中存在的错误认识,并由此引申出隧道工程在外水压力应对处理方面应该关注的主要影响因素。研究成果可为应对外水压力问题的地下隧道衬砌设计提供参考。

基于等效渗透系数计算衬砌水压力方法研究

对于设置防水板和排导系统的复合式衬砌,由于防水板的隔水作用,围岩渗水主要通过防水板背后的盲管、反滤层及二次衬砌边墙底部排水孔排入隧道底部排水沟。这种地下水排导系统的设置,使得衬砌水压力的计算很难通过简化的解析方法求得。文章从工程实用化角度出发,提出了复合式衬砌等效渗透系数的概念和确定方法,其主要是通过引入虚拟的二次衬砌等效渗透系数"kl*",将设置防水板和排导系统的复合式衬砌的透水能力用等效渗透系数"kl*"来表示。在复合式衬砌等效渗透系数的基础上,可以利用整体式衬砌结构的水压力计算方法估算衬砌水压力,等效渗透系数"kl*"为复合式衬砌水压力的简化计算提供了有利条件。最后,通过算例验证了这种方法的合理性、有效性。

水底隧道衬砌水压力折减系数估算

水底隧道衬砌水压力是衬砌结构设计的关键参数之一,根据对衬砌水压力作用机制的探讨,"全堵型"隧道衬砌承担全部静水压力,而对于"排水型"隧道,衬砌只承受部分水压力,作用在衬砌上的水压力应该进行折减。根据渗流理论,推导了轴对称条件下衬砌水压力折减系数的理论公式及利用隧道衬砌前与衬砌后涌水量的反分析简化公式,并通过数值方法验证了其可靠性。计算结果表明:1)隧道涌水量随着衬砌渗透系数的减小而减少,当kl/ks=0.001时,涌水量几乎为0,而水压力折减系数近似等于1;2)对于不同的kl/ks值,水压力折减系数与涌水量存在一个公共点,这个交点范围为kl/ks=(0.02～0.03),对应的水压力折减系数约为0.5;3)对围岩进行注浆可以有效减少涌水量,但仍会有较大的水压力作用在注浆圈上,对注浆圈的长期耐久性提出了较高的要求;4)利用隧道衬砌前后涌水量推导的衬砌水压力折减系数反分析公式,其计算结果可靠、有效,可以在以后隧道结构设计中应用。

公路隧道外水压力折减规律研究

针对确定隧道外水压力的技术难题,根据相似理论,利用自行设计的模型试验装置,在不同水头高度、渗透系数、排放量以及排放系统的条件下,进行了36组工况试验。根据试验结果,对外水压力的折减规律进行了研究。分析提出了工程类比应注意水头高度为平方的相似关系,以及对于隧道周边富水洞穴应按"复合回填"的方式进行处治的深入认识。

公路隧道外水压力的相似模型试验研究

针对确定公路隧道衬砌外水压力的技术难题,利用自行设计的模型试验装置,采用相似理论,进行了38组工况试验。试验主要研究了水头高度、渗透系数、隧道排放量以及组合排放系统等因素与外水压力和折减系数的关系。通过对相似准则的分析得出,进行工程类比时应注意水头高度的相似关系为平方关系。试验结果表明:水头高度越小、隧道排放量越大、围岩渗透系数越小,隧道外水压力则越小;无论隧道是否完全封堵,只要周边存在排水点,且隧道在其渗流影响的范围之内,隧道外水压力就可折减。此外,深入分析组合排放系统的试验结果,提出了对于隧道周边富水洞穴应采用"复合回填"的处治方式的理念。最后指出,采用这种相似模型试验确定的外水压力是岩石隧道外水压力的上限值。

过滤管、止水帷幕对周边地面沉降影响的研究

通过分析非完整井和隔水帷幕的减降作用,得出选用非完整井比完整井效果好的结论,继而引出减降系数的概念。在降水优化设计模型的建立中,以减降系数为目标函数,在保证基坑降深的前提下,使周边地面产生的沉降最小。通过国际证券大厦降水工程实例,利用程序进行计算,在保证基坑降深的前提下,找出水头降最低的止水帷幕的深度和滤水管长度的最佳组合值,为深基坑降水优化设计提供了一种思路。

山西引黄工程南干线7#隧洞衬砌外水压力研究

本文采用综合修正系数取代规范建议的单一折减系数,用渗流场分析方法确定作用在引黄入晋南干线7#隧洞衬砌上的外水压力。由己知钻孔水位及泉水位反演出各地层的渗透张量及地表入渗强度求得初始渗流场。衬砌外水压力分析中考虑了衬砌混凝土的渗透性以及排水、灌浆等工程措施的影响。根据分析结果,提出了系统排水孔布置的建议,得出了在相应的排水减压措施下衬砌厚度由原设计35cm减至25cm,这一建议已被采用,取得了巨大经济效益。

隧道围岩渗流和衬砌水压力荷载

从地下水的渗流作用出发,对作用于隧道衬砌的水压力荷载的计算进行了讨论,并得出以下几个结论:一是在采用全封堵防水衬砌的情况下,无论围岩的渗透系数多小,都必须考虑同地下水位相应的水压力荷载。二是只有透水的衬砌(或设置排导系统)才能考虑水压力折减系数。水压力折减系数的量值主要取决于衬砌渗透系数同地层渗透系数之比。三是对于高水头的深埋隧道,为避免量值较大的水压力,应设置排导系统,不宜采用全封堵衬砌结构。要采用围岩注浆来控制地下水的排放流量。

引红济石调水工程深埋输水隧洞外水压力计算探讨

外水压力是深埋隧洞衬砌设计中的重要荷载,且往往难以确定,结合引红济石调水工程隧洞排水系统的设计对常用外水压力计算方法进行了探讨,并提出了采用渗流理论简化计算外水压力的有效方法,得出合理的设置排水系统及进行围岩灌浆是减少衬砌外水压力和维持地下水系平衡的有效措施。

隧道衬砌外水压力确定的渗流场—应力场耦合模型研究

论述了国内外计算隧道衬砌外水压力的折减系数法和渗流场计算方法。分析了公路隧道围岩渗流场-应力场的耦合机理,并以此建立了计算外水压力的数学模型。同时提出了一种简化模型来表示两场的耦合本构关系,并给出了计算公路隧道衬砌外水压力的有限元方法步骤。

隧洞外水压力折减系数工程地质研究

《水工隧洞设计规范》(SL279—2002)推荐根据地下水活动状态确定外水压力折减系数,这种方法在水利行业已延续使用了几十年,存在前期勘察阶段使用困难的问题。提出在隧洞工程前期勘察设计阶段可根据岩体渗透性确定外水压力折减系数;施工阶段根据地下水溢出状态确定外水压力折减系数,并对前期成果进行验证和修正。

地铁隧道过海段复合衬砌参数的敏感性分析

以青岛地铁1号线胶州湾过海隧道为研究背景,选取了影响复合式衬砌外围水压力的9个主要影响因素,在利用Midas有限元数值分析软件的基础上,采用正交试验设计法分析了2种测试水平下这9个因素对水压力折减系数的显著性影响水平。结果表明:影响二次衬砌外围水压力大小的显著性因素为二次衬砌外围半径和围岩渗透系数与二次衬砌渗透系数的比值;影响初期支护外围水压力大小的显著性因素为围岩渗透系数与注浆圈渗透系数的比值、注浆圈厚度、围岩渗透系数与二次衬砌渗透系数的比值及隧道半径。其中,围岩渗透系数与二次衬砌渗透系数的比值对二次衬砌、初期支护的外围水压力均有显著性影响。因此,在海底隧道设计和施工过程中,应重点关注衬砌的渗透性能,注意支护结构的参数设计和选取,以保障海底隧道的顺利开挖及运营安全。

深埋混凝土衬砌隧洞抗外压设计方法研究

基于渗流分析理论,考虑混凝土开裂,总结出一套适用于深埋隧洞外压设计的数值计算方法;通过敏感性分析寻找影响外压折减系数的主要因素,并提出改进混凝土衬砌抗外压能力的工程措施。

大朝山水电站尾水岔管设计算参数的敏感性分析

利用三维有限元方法分析计算了大朝山水电站尾水岔管在各种工况下的应力和变形,分析了计算参数围岩弹模和外水压力折减系数的变化对围岩和岔管衬砌应力、变形和截面配筋的影响.