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内水渗透作用下不衬砌隧洞围岩稳定分析

时间:2022-04-03 08:45:47 浏览次数:

摘 要:为了满足当下不衬砌隧洞围岩工作环节的优化,进行内水渗透作用下的分析是非常必要的。这需要我们应用一系列的原则进行计算,确保不同等级的隧道围岩等级的优化,从而确保其数值模型的不同尺寸范围,确保其洞内水头变化情况的有效模拟,在上述应用环节中,我们也要进行数值模拟模块的应用,实现对其变形情况及其围岩渗流场情况的深入分析,从而确保不衬砌隧洞围岩日常工作的稳定性,实现相关的衬砌工程程序的正常开展。

关键词:渗透;存在问题;隧洞;问题解决;稳定性

1 关于有压引水隧洞最小覆盖厚度应用准则的分析

为了满足当下工作的开展,进行有压引水隧洞岩体覆盖厚度模块的应用是非常必要的,这涉及到一系列的应用准则,比如抗抬原则、围岩应力场应力原则等。通过对不同的经验准则模块的应用,可以满足当下工作的各个需要。在抗抬准则应用过程中,其通过对洞身的垂直扬压力的分析,以实现当下不衬砌隧洞围岩的稳定性。这也需要我们遵循相关的应用准则,比如挪威准则,进行谷坡的节理面开裂情况的避免,从而避免其产生上抬的情况。在应用过程中,为了确保日常工作的安全性,要进行突出地形的及时削平。当然,为了现实工作的需要,进行地应力因素的考虑也是非常必要的,从而提升其应用安全性。

在水力劈裂准则应用过程中,我们要针对完整岩体透水性情况,展开隧洞开挖环节的优化,从而满足其压力水的应用需要,进行裂缝拉应力的控制,以满足水力劈裂原则的应用需要。在日常工作模块中,我们要根据其有压引水隧洞围岩的具体性质,进行有压引水隧洞最小覆盖厚度的控制。并且所研究的典型洞段上部覆盖的岩体表面较为平坦,在进行内水压力作用下最小覆盖厚度的确定时,考虑采用抗抬准则的公式。隧洞运行期间,最大内水压力水头为20m,为使所得结果不失一般性,在各个埋深下,均采用20m内水水头进行抗抬比较。

2 关于有压内水渗流场及其围岩稳定性方案的优化

2.1 为了满足当下工作的需要,进行隧道围岩岩石化学稳定性的假设是非常必要的,从而确保岩石充水之后物理力学性质的保持,确保其不同的岩体结构的优化,进行其渗透性的控制。通过对内部渗流场应用情况的分析,进行岩体内各个部分的渗透孔隙水压力变化规律的探究,实现渗流场特性的深入剖析,确保隧洞围岩的稳定状态的分析。当然,受到其 有压引水隧洞衬砌环节的影响,其在压力内水作用下的显示效果也是不同的。当隧洞施加了衬砌,在充水运行过程中,压力内水直接作用在衬砌结构上,进而通过衬砌再间接的把力作用在围岩上。此时内水压力对围岩所产生的影响效果,与衬砌本身的抗渗性能密切相关。若衬砌本身渗透系数很小,比围岩的渗透系数低了几个数量级,则压力内水很难通过衬砌再渗透到围岩中去,水压力直接以面力的形式作用在衬砌的内表面上,再通过衬砌的变形把这种力作用在围岩的表面。

在工作模块中,如果衬砌环节不具备良好的抗渗性能,其就会在压力内水影响下,进行围岩内部渗流场的形成,这就影响了压力内水对于围岩的作用,比如渗透力作用。在该种作用模块应用下,即使衬砌的渗透系数发生了变化,衬砌的稳定性依然能够得到控制,以实现对内水压力及其围岩变形作用等的成熟,从而确保工程施工的整体模块的开展, 实现其综合运行效益的提升。而对于不衬砌的有压引水隧洞来说,压力内水是直接作用在围岩表面上的,在围岩内形成了渗流场,以体力形式直接影响着围岩的稳定。此时的研究重点为围岩,或者说是围岩中水的渗流场之于应力场的作用效果。因此,有压内水在隧洞有无衬砌时的作用机理不同,使得我们所采取的研究方法也应有所不同。

2.2 为了实现内水外渗对于洞室围岩具体影响情况的分析,我们需要进行FLAC程序的应用,从而确保不同工况环节下Fish,引水隧洞状况的分析。在模型建立环节中,我们要进行水头的内水作用稳定,确保其不同隧洞边界位置的压力内水作用的优化,从而满足当下工作的需要。这需要在模拟的命令流中加入编写的 函数,以实现洞周水头压力作用的不断变化;在模型的建立过程中,需固定洞周的水头压力,并从实际出发,假设模型边界处的水头压力为零。在不考虑地下水作用的情况下,隧洞充水运行期间的渗流场分布如图1中所示。

从两个图片中,我们可以看到围岩内部水头压力的变化情况。一般来说,洞顶朝上方向的变化速度更快,其顶部岩体承受的渗透力是比较大的,也是变形破坏比较严重的区域。在正常工作过程中,受到洞内压力内水作用的影响,不同洞室周边位置的水头压力是不同的。并且随着作用于洞室的位置不同,所产生的影响也不尽相同,从图中可以看出,无论对哪级围岩来说,其拱部及拱脚等范围内的岩体都是受内水压力影响最大的地方。

在工程应用模块中,我们可以发现内水压力对于围岩的破坏程度是有限的,这种影响随着隧道埋深情况的变化而变化。在不同级别的围岩状况下,其埋深程度不同,内水作用下的破坏情况也不同。这需要我们进行不同埋深程度的围岩状况分析,从而满足当下工作的需要。Ⅲ级围岩内的隧洞洞顶以上区域的岩体还会被内水所产生的顶托力抬起,当埋深处于15m左右时,所产生的破坏仅限于拱脚部位了;由于模型在计算过程中考虑了水对岩体的软化作用效果,所以其得出的最小覆盖厚度要大于上抬准则所确定的值。

3 结束语

通过对该文有压引水隧洞断面衬砌与否的条件分析,以进行引水隧洞充水运行期间受内水作用影响状况的探讨,从而有利于现实工作难题的解决。

参考文献

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