隧道力学-第8讲(中南大学-施成华)

中南大学土木工程学院隧道工程系，教员：石成华，隧道力学，第八交论隧道力学的特殊问题，本江的主要内容：1，大纲2，隧道衬砌水压计算问题3，隧道力学的特殊问题，第一，概述，随着我国工程的发展，隧道变得越来越复杂，(1)富水隧道水压计算问题；(2)隧道施工的时空影响；(3)流固耦合计算问题；(4)温度场和应力场的耦合计算问题；(5)软弱围岩大变形的力学分析；(6)复杂空间隧道结构的计算问题；第八讲隧道力学的特殊问题概述，土木工程大学隧道工程系，石成华，I，概述，(7)隧道围岩的构成关系和屈服标准；(8)隧道围岩结构面的力学性能；(9)多层支撑的力学分析；(10)隧道拆除过程的力学分析；(11)高应力隧道的岩爆问题；(12)隧道结构力学问题(13)隧道工程问题的反演分析理论和方法(14)岩溶隧道施工安全问题，第八条河隧道力学的特殊问题概述，土木工程系隧道工程系，石成化，第二条隧道衬砌水压计算理论，目前国内外隧道施工地下水处理方法基本划分整体封堵方法不在衬砌背后设置地下执行导向系统，衬砌结构可以承受与地下水头相等的水压；排导包括地下水道引导系统，如方沟等，衬砌不考虑水荷载的作用；堵水限制方式通过地层注浆等减少流入隧道内的地下水位移，同时在内衬后设置排水系统，排出进入隧道内的地下水，并对衬砌结构承受部分水压。第八讲隧道力学的特殊问题水压计算问题，土木工程系隧道工程系，石成华，第二，隧道衬砌水压计算理论，在整个封闭情况下，地下水静水压不会随着岩土介质的渗透性下降而改变其传递规律，而衬砌的隧道结构非常困难，难以承受与地下水水头几乎相同的水压；隧道衬砌结构设计基本上不考虑衬砌的水压荷载，因此可以更经济地进行隧道衬砌设计。第八讲隧道力学的特殊问题水压计算问题、土木工程系隧道工程系、石成华、第二，隧道衬砌水压计算理论、堵水限制排水方式中，地下水流入隧道的排水量减少，对地表水环境的影响小，而排水系统设置，可以大大减少对衬砌结构的外部水压，从而使隧道设计更合理。因此，对于地下水位高的深山隧道，设计隧道时通常采用“阻塞和限量排放”的防排水原则。第八课隧道力学的特殊问题-水压计算问题、土木工程系隧道工程系、石成华，实现有限排放的一种方法是在隧道的防排水系统中安装控制阀。水压达到一定值后，阀门将打开排水，水压降到一定水平以下，阀门将关闭，光州地铁隧道将启动这种控制排水系统。但是关闭频繁，阀门容易受损，水中含有大量泥沙，阀门堵塞，最终阀门堵塞，排水功能不控制，内衬后水压增加，导致衬里破坏。第八讲隧道力学的特殊问题水压力计算问题，第二，隧道衬砌水压计算理论，土木工程大学隧道工程系，石成化，岩溶流域等山区高水位隧道的另一控制排放，隧道设计多防线，层加固，在隧道衬砌外的围岩上设计一定厚度的注浆堵转环，减少流入隧道衬砌后方的总渗透流量，并这样，在初始衬砌和二次衬砌之间安装防水板，二次衬砌是防水混凝土，因此地下水负荷在围岩和注浆加固院表示渗流体积力，在二次衬砌中，可以说是作为警戒力的衬砌外部水压。第八讲隧道力学的特殊问题水压计算问题，第二讲隧道衬砌水压计算理论，土木工程系隧道工程系，石成华，假设围岩为各向同性均匀连续介质，隧道为圆形，地下水头高，设置为h，水流为稳定流，其运动规律为darcchenghua。R0是内衬内径。R1是内衬外径。Rg是注浆圆的半径。R2是远距离，例如h。衬层厚度比地下水头小，因此衬层渗透力可以简化为作用于具有孔隙水压力的有序外边缘的表面力。第8讲隧道力学的特殊问题水压计算问题，1。有限排放中的水压理论为获取隧道排水量q和衬砌以及灌浆圈闭外的水压，隧道所在的地下水头很高，水流很稳定，根据地下水力学理论，可以以无限含水层的竖井为例进行理论分析。土木工程学院隧道工程系，石成华，基本假设：(1)水层均匀性，各向同性，厚度不变，分布面积大，可视为无限扩展；(2)抽水前的地下水面水平，被认为是稳定的。(3)含水层的水流按达西定律移动，水头下降的瞬间，水立即解。8河隧道力学的特殊问题水压计算问题，1 .有限排放下的水压理论把轴放在有限的含水层上。井的内径为r0，内衬外径为R1，泵送导致了水头降落，因此井内径为h0，外径为h1，远稳定头为半径R2到H2；衬层渗透系数为k1，围岩渗透系数为k2。土木工程学院隧道工程系，石成华，水流具有以下特征：(1)流是水平径向流。也就是说，流线是指向轴的轴的径向直线，水头是同一轴的圆柱面，与水平截面一致。(2)通过每个横断面的流量在任何地方都相同，等于井的流量。因此，对所需的A-A截面进行了分析。第8讲隧道力学的特殊问题-水压力计算