控制型防排水隧道渗流场数值分析

０ 引言
随着 我 国高速 铁路及 高 等级公 路 向中西部 山岭地 区发 展 ， 越来 越 多 的交通 隧道 修建 在一 些地 质 条件 复杂 的山岭 地 区 ， 而且其 中有 一 大部 分 是 修建 在 以 往被 人 们认 为是 隧 道 “ 区 ” 禁 的复 杂地 段 修 建 。这 些 “ 区” 禁 一般都 具有 高 山富水 、 岩溶较 发育 、 高地 应 力 、 高地 热 、 断层破 碎 带 等方 面 的工 程地 质 和水 文地 质
本稳定 ， 免对地 下水 环境 的恶化 。 避 控 制 型防排 水体 系 由围岩注浆 圈 、 初期 支护 、 防排 水 网络 系统 和 抗 水压 衬砌 结 构 四部 分组 成 ， 图 １ 如
所示 。控 制型 防排水体 系各 部分 的主要 功 能为 ： 围岩注 浆 堵水 圈 ： 过 向围岩 注 入 水泥 浆 液形 成 围岩 ① 通 注浆堵 水 圈 ， 改变 注浆 圈 内岩体 的渗 透性 能 ， 限制 围岩排 水量 ， 现控 制排 放 目的。并 且还 能使 破碎 围岩 实 得 到加 固 ， 与初期 支 护共 同作用保 证施 工 期 间 的隧道 围岩稳 定 ， 证 施 工安 全 。② 初 期 支护 ： 定 围岩 ， 保 稳 限制 围岩 发生过 大过快 变形 ， 确保 开挖 后 洞室 稳定 。③ 防排 水 网络 系 统 ： 全包 式 防水板 能 阻 止经 过 注 浆 堵水 圈 的渗透 地下 水经 过衬 砌渗 入到 隧道 内， 同时又 通过 衬砌 背后 排水 盲沟 将聚 集在衬 砌 背后 的渗漏 水
收 稿 日期 ：０ ０ １ —６ ２ １ — １ ２
作者简介 ： 众 王
男 １８ ９４年 出生
助 理 工 程 师
第１ 期
王 众 ： 制 型 防排 水 隧道渗 流场 数值分 析 控
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排到 隧道排 水沟 内， 少地 下水 对衬 砌 的作 用 ， 减 保 证结 构安 全 。④ 抗 水 压 衬 砌 ： 受 围 岩 压 力 承
和衬砌 背后 水 压力 ， 能 实 现 衬 砌 结 构 的 自防 也
水。
２ 渗 流 场 数值 分 析
２ １ 计 算模 型的建 立及 参数 的选取 ． 图 ２为 关 角 隧 道 典 型 断 面。 采 用 Ｍｉ ｓ ｄ — ａ Ｇ Ｓ进行建 模 ， 模 时 考 虑 隧 道 开挖 半 径 和渗 Ｔ 建
情 况。通过 分析得 出注浆 圈厚 度 和渗 透 系数存 在 最优 值 。研 究结 论 对 于 富水 隧道 施 工 有一 定
的指 导。
关键词 ： 渗流 场 ； 制排放 ； 控 注浆 圈； 透 系数 渗 中图分 类号 ： ４ ｌ 文献标识 码 ： Ｕ５ Ａ 文章编号 ： ０ ５— ３ ３ ２ １ ） １ ０ ０ ０ ２ ９ ０ ７ （０ １ ０ ＿ ０ ６— ４
第２卷 第１ ４ 期
石 家庄铁 道 大 学 学报 （自然科 学版 ）
Ｖ１２ 。 பைடு நூலகம்ｏ ４ ． ． Ｎ １
２１年３ ＪＵＮ Ｌ Ｆ ＨＪ ＺＵＮ ＥＡ Ｎ ＥＳ Ｙ（ＡＵＡ Ｉ Ｃ） Ｍ ．０１ ０１ 月 Ｏ ＲＡ Ｉ Ｈ Ａ Ｇ Ｉ ＯＵＩ ＲＩ ＮＴＲ Ｌ Ｃ ＮＥ ＯＳ Ｉ Ａ ＴＤ Ｖ Ｔ Ｓ Ｅ ２１
采取 “ 以堵 为主 、 防排结 合 ” 的控制 型防排水 原则 。
１ 控 制型 防排 水 体 系
控 制 型隧道 防排水 原则是 在采 用 围岩 注浆来 降低 围岩 裂 隙水 的 出水 量 ， 用包 裹 在衬砌 外 侧 的防水 利
板 以及 防水 混凝 土等堵 水技 术 ， 堵在 隧道外 侧 ， 后 通过 在衬 砌 背后 设置 的纵 向及 环 向盲 沟 ， 聚 集 将水 然 将 在衬砌 背后 的地 下水导 入隧 道 内侧 排 水沟 内 ， 进行 适 量排 放 ， 作用 在 衬砌 背 后 的水压 力 减 少 到可 以 承 将 受 的水平 。同时 ， 由于施 工 中采用 了 围岩注浆堵 水措 施 ， 隧道 的排 水 量也 相应 减少 ， 持 了地下 水位 的 基 保
控 制 型 防排 水隧 道 渗 流 场数 值 分析
王 众
３ ０５ ） ０ ２ １ （ 道 第 三 勘 察 设 计 院集 团有 限公 司 ， 津 铁 天
摘要 ： 分析 隧道 开挖 过程 中采 用地 下水控制 排放 措施 时 ， 隧道 周 围渗 流场 的 变化 情 况 ， 出 得 不 同注浆 圈渗 透 系数和 厚度 时隧道 开挖排 水量 的 大 小， 以及 隧道 开挖 排 水造成 的地 下水位 降深
严重影 响 ， 符合 可持续 发展 战略对 环 境保 护 的 要求 ， 广 线大 瑶 山 隧道 、 隆 隧道 、 渝 线 的 中梁 山 隧 不 京 武 襄
道等工程 实践 均表 明 ， “ 若 以排 为主 ” 建 隧道 ， 修 隧道将会 出现 不 同程 度 的渗漏 病害 ， 道渗 漏水 导致 衬砌 隧 开裂 ， 床 翻浆 冒泥 ， 响衬砌 结构 强度 和行 车安全 ， 隧道环 境 恶化 ； 在环境 方 面 ， 道 影 使 而 由于 隧道 修建 进行 大量排水 ， 成 了隧址 区地表 沉降 、 土流失 、 溶塌 陷 、 表井 水 泉 眼干枯 、 重 的造成 生产 生 活工农 业 造 水 岩 地 严 用水缺 失 、 土壤沙 化等一 系列 环境 问题 ， 影 响 当地 居 民的生 产 生活 。 因此 ， 富水地 区修 建 隧道应 严重 在
特征 。一直 以来 ， 地下水 的危 害是所 有 在建 隧 道和 运 营隧 道都 不 能 忽 视 的 问题 ， 了减 少 地下 水 对 隧道 为
结构 的危 害 ， 保证 隧道修 建 和运 营 阶段 主体 结 构 的安 全 ， 国山岭 隧 道 防 排水 设 计 一 般 都 按 照 “ 我 以排 为 主” 的原则 设计 施工 ， 而忽 视 了隧道建 设对环 境产 生 的负 面 影 响 。隧道 建设 若 “ 以排 为主 ” 环境 将 造成 对