連拱隧道滲漏水病害機(jī)理與防治技術(shù)研究.pdf

1、隨著交通建設(shè)的發(fā)展，建設(shè)了大量的隧道工程，對(duì)于一些特殊地段，為了改善公路線型、節(jié)省占地、節(jié)省工程投資等，也出現(xiàn)了大量的連拱隧道，由于地質(zhì)條件復(fù)雜，施工對(duì)地層的擾動(dòng)以及防排水措施不到位等原因，使得滲漏水成了隧道工程中最常見的病害之一，所謂“十隧九漏”形象地說明了這一點(diǎn)，而連拱隧道，特別是整體式連拱隧道，其滲漏水的病害尤為嚴(yán)重。本文以浙江杭徽高速公路隧道群和金麗溫高速公路隧道群為依托工程，通過理論分析、調(diào)查研究、模型試驗(yàn)以及數(shù)值模擬等方法，

2、對(duì)連拱隧道滲漏水病害形成機(jī)理及防治技術(shù)進(jìn)行了較為系統(tǒng)深入的研究，其主要的研究?jī)?nèi)容和成果如下：
　　 ①通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，根據(jù)連拱隧道滲漏水發(fā)生的位置進(jìn)行了分類，發(fā)現(xiàn)連拱隧道滲漏水主要集中在中隔墻、“三縫”、洞口處、二襯表面也出現(xiàn)了面狀的滲漏水，以點(diǎn)狀、面狀滲漏為主，不同隧道其滲漏量大小不一樣。
　　 ②在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的基礎(chǔ)上和對(duì)滲漏水成因、特點(diǎn)進(jìn)行了分析，對(duì)連拱隧道滲漏水病害影響因素進(jìn)行了研究，主要包括：
　　 (1)利

3、用改進(jìn)的AHP，對(duì)引起連拱隧道滲漏水的18個(gè)因素進(jìn)行了研究，分析了每個(gè)影響因素的重要程度，結(jié)果表明結(jié)構(gòu)形式是影響連拱隧道滲漏水的最主要因素。
　　 (2)分析了降雨及地下水位變化對(duì)連拱隧道滲漏水的影響，推導(dǎo)了連拱隧道襯砌裂縫、點(diǎn)滲、面滲、施工縫的滲漏水量計(jì)算公式，結(jié)果表明滲漏水量隨著地下水位的升高而增大，隨著襯砌厚度的增加而減小，裂縫滲漏量隨著其寬度增大而增大，面滲漏量隨著面半徑的增大而增大。
　　 (3)采用大型有限元

4、分析軟件，模擬了連拱隧道施工對(duì)隧道圍巖滲流場(chǎng)的影響以及施工力學(xué)響應(yīng)規(guī)律，研究結(jié)果表明隧道開挖后滲水多發(fā)生的部位主要集中在拱部、邊墻、中隔墻墻頂與左右洞接觸處，中隔墻與仰拱接觸處，這些區(qū)域也是隧道施工中產(chǎn)生滲漏水的部位，應(yīng)在實(shí)際工程設(shè)計(jì)和施工中，特別注意這幾個(gè)部位防水措施的改進(jìn)，給滲漏水病害的防治提供理論依據(jù)。
　　 (4)根據(jù)隧道圍巖內(nèi)部與地下水物理化學(xué)反應(yīng)情況，建立物理化學(xué)數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，利用單純性Monte Carlo法求其解

5、，結(jié)果表明連拱隧道周圍地下水對(duì)圍巖的侵蝕程度，巖石侵蝕越大，地下水在巖石中的通道就越好，越容易形成滲漏水的病害。
　　 (5)通過對(duì)隧道凍脹現(xiàn)象的研究，構(gòu)建了連拱隧道背后缺陷凍脹力的大小與連拱隧道圍巖體和襯砌結(jié)構(gòu)的剛度比關(guān)系，結(jié)果表明連拱隧道背后缺陷凍脹壓力還與缺陷的尺寸和充水體的大小有量級(jí)的關(guān)系，缺陷的尺寸和充水體越大，凍脹力也就越大。
　　 (6)提出了隱塊體對(duì)連拱隧道滲漏水的影響，得出了隱塊體變形和位移的周期非常緩

6、慢，在達(dá)到自身新的平衡和應(yīng)力的釋放導(dǎo)致了二襯、防水板等的破壞，并且導(dǎo)致二襯裂縫的產(chǎn)生，這種裂縫勢(shì)必進(jìn)一步發(fā)展，損毀防水板等設(shè)施，產(chǎn)生滲漏水病害。
　　 ③利用大型有限元軟件Midas/GTS對(duì)整體式連拱隧道營(yíng)運(yùn)階段滲漏水進(jìn)行三維數(shù)值模擬，在不同的地下水位作用和連拱隧道防排水體系正常情況下，對(duì)中隔墻排水管、施工縫、襯砌點(diǎn)的滲漏水規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究表明地下水位越高，對(duì)其連拱隧道運(yùn)營(yíng)越為不利，表現(xiàn)出了滲漏水部位較大的滲漏水驅(qū)動(dòng)力

7、和較明顯的水頭損失：連拱隧道靠山體一側(cè)的地下水補(bǔ)給對(duì)滲漏水影響比較嚴(yán)重，靠山一側(cè)的施工縫滲漏、襯砌點(diǎn)滲漏比較嚴(yán)重，其部位處的水力坡降較大，其滲漏水量較大。應(yīng)加強(qiáng)此部位的防排水施工及防排水措施的改進(jìn)。
　　 ④通過模型試驗(yàn)，探討了裂隙中七種不同含水填充物對(duì)探地雷達(dá)探測(cè)信號(hào)的影響，研究表明水和含水率高的裂隙填充物對(duì)探地雷達(dá)波的反射越強(qiáng)烈，反射波強(qiáng)度越大；通過現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)實(shí)驗(yàn)，利用MATLAB編程及小波分析實(shí)現(xiàn)對(duì)探地雷達(dá)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和對(duì)圖譜