海底隧道衬砌–地基的水力相互作用(英文)

水下的隧道工程建设对周边地基的水力环境有很大的影响,而且容易诱导隧道的开挖工作面发生水力渗透。隧道的衬砌大部分是透水的,因此,建设全封闭不透水隧道的方案未被采纳。一般来说,隧道的设计方案均允许适当排水,但是海底隧道设计为排水隧道时,存在流量控制等相关不确定性的因素。很多工程实例表明,业主、设计以及施工方对设计部分排水或完全排水的隧道衬砌尤为重视。海底隧道设计须根据地下水迁移有可能造成的损伤进行排查。但是对于海底隧道,为了观测其复杂的水力环境和边界条件,需要掌握长期的水力相互作用,而这将变得十分困难。海底隧道中,控制渗流量和作用于衬砌上的水压力是很重要的。据此,采用位移-孔隙水压力相关联的数值分析方法,对衬砌-地基的水力相互作用进行研究。对于排水系统劣化,将采用特殊处理方法和单元来进行处理;同时也考虑了排水系统的渗透性,给出渗流量、作用在衬砌上的水压力以及衬砌-地基长期的水力相互作用。最后,提出了海底隧道中渗流量的控制和水压力估算的表达式。

海底隧道衬砌上孔隙水压力的估算(英文)

从长期观察的结果来看,隧道表现出两种不同方式:一种是对于全封闭隧道表现出渗流量的增加;另一种是对于排水隧道表现出的渗流量减少。渗流量的增加有可能超出排水系统排水能力的情况,而渗水的减少则有可能导致衬砌发生不可预测的水压力增加或减小。由于这种渗流量的增加或减少都将对隧道产生不良的影响。因此,在隧道正常运行中,应对隧道周边的地下水进行适当地控制。在隧道安全性评价上,其最重要的因素之一就是研究排水系统劣化而导致衬砌的作用水压力增大(在此称为孔隙水压力)。为了保障隧道的安全运行,应该对此进行严密的监控。然而,对于大部分运行已久的海底隧道而言,其不仅缺乏装备优良的监视系统,甚至连运营仅几年的新隧道也常常出现监测仪器发生故障的问题。以间接和非破坏的方式,通过数值模拟,将所获得的孔隙水压力进行曲线拟合,以便对作用于衬砌的孔隙水压力进行合理地评价。对于给定的隧道内渗流量、地下水位及地基渗透系数,采用本法可以评估孔隙水压力。对于缺乏监测数据和监视系统运行较长的隧道,所提出的方法较为适用,最后通过实例来说明其合理性。