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富水岩溶隧道衬砌外水压力分布特征和新型防排水技术研究
| 论文题名： | 富水岩溶隧道衬砌外水压力分布特征和新型防排水技术研究 |
| 关键词： | 富水岩溶隧道;衬砌结构;水压力;分布特征;防排水技术 |
| 摘要： | 隧道是处于复杂地质和水环境中的人工构筑物，在隧道设计、施工、运营等过程中微小的疏漏都可能造成防排水体系的缺陷，而防排水系统在控制衬砌外界水压方面起着重要作用。目前中国具有建造长、大和复杂隧道的能力和经验，并且隧道设计时均会考虑防水要求，但实际效果并不理想，特别是在富水岩溶隧道中，围岩的渗透系数相对较大，隧道衬砌上的水压受地表水补给影响较大。因此，即使在排水条件下，隧道衬砌也会承受较大的外部水压，这将危及隧道结构安全。本文以铁盔山隧道为工程背景，采用理论分析、数值模拟、室内试验和现场应用相结合的方式，探究富水岩溶隧道渗流场和衬砌外水压力的分布规律，研究不同防排水材料过水性能，比较传统环向排水管+防水板和无环向盲管+凸壳状防排水板两种排水模式的差异，并进一步分析堵塞长度和堵塞程度对新型排水模式衬砌外水压力分布的影响。研究的主要内容有： (1)基于经典渗流理论和轴对称理论推导衬砌施作前后隧道涌水量公式和水压力折减公式，分析不同水头压力、围岩渗透系数和排水量对衬砌外水压力折减效果的影响，建立传统环向排水盲管间水压力分布模型和凸壳状防排水板过水性能计算模型，比较“线排放”和“面排放”水压力分布规律和过水性能。 (2)建立Abaqus三维流固耦合排水管网模型，分析不同水压力和导水垫层渗透系数对隧道渗流场和衬砌背后水压力分布的影响，探究富水岩溶隧道环向排水盲管+防水板模式下的排水和衬砌受力特征。 (3)自行研制包含水压加载装置、接触压力加载装置、试验材料和水流收集装置的排水性能试验系统，分析多种排水材料在不同接触压力和水压力下的过水性能，研究不同防排水材料的卸水压能力。 (4)比较正常排水条件下环向排水管+防水板和无环向盲管+凸壳状防排水板两种排水模式水压力分布规律，通过设定不同工况进行计算，分析排水系统局部堵塞条件下不同堵塞长度和堵塞程度对隧道渗流场和衬砌外水压力的影响。 |
| 作者： | 陈坤 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 刘宁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 贵州大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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