深埋隧洞高外水压力设计探讨

外水压力是深埋隧洞衬砌结构设计中一项十分重要的荷载。文章结合深埋隧洞,对减小衬砌外水压力措施进行了分析,对折减系数法、解析法和数值法等取值方法进行了评价,基于解析法对外水压力随围岩渗透系数、灌浆参数和隧洞埋深等的变化规律进行了研究,并结合工程实例提出了适应于深埋隧洞的衬砌外水压力措施和方法。     

特大断面无压泄洪隧洞外水压力取值的探讨

贵州夹岩水利枢纽工程库尾伏流泄洪隧洞为特大断面无压城门洞形,隧洞衬砌厚度及配筋主要由外水压力控制。采用隧洞衬砌四周固结灌浆、设纵横向排水盲管及排水孔等措施进行处理。运用工程类比、有限元渗流分析计算及传统计算方法进行分析研究。结果表明,衬砌排水效果良好,可有效降低隧洞外水压力。该方法对类似工程的无压隧洞外水压力的取值具有参考意义。     

地下洞室围岩裂隙与外水压力关系的试验及分析

一、概述随着工程实践和科学技术的不断发展,外水压力越来越引起人们的重视。从现场观测资料来看(见表1),当地下水工建筑物埋深大,地下水位高时,外水压力往往是衬砌计算的主要荷载。但它的取值问题是迄今为止在地     

隧洞外水压力计算中等效渗透系数研究

文章通过理论分析与数值分析相结合的方法,首先定量分析了折减系数取值规律;然后研究了排水孔对等效渗透系数的影响。对于衬砌外水压力的定量分析有一定参照意义。     

基于井流理论的隧洞外水压力解析计算方法研究

外水压力是影响隧洞安全稳定运行的关键因素。目前，外水压力的取值仍采用经验性或半经验性的方法，局限性较大。基于井流理论，采用水-岩分算的方式，通过地下水渗流原理推求圆形隧洞外水压力折减系数解析计算公式，并通过数值分析方法进行对比，将成果应用于城门洞形断面进行验证。结果表明，围岩条件即围岩的渗透性主要影响外水压力的大小；衬砌支护完成后，隧洞孔隙水压力会快速降低，然后逐渐趋于稳定，衬砌的阻水作用得到充分发挥；利用解析公式计算等效转换后的城门洞形断面，解析解与数值解误差不大，围岩的渗透性仍为主要因素。     

复杂岩溶地区引水隧洞衬砌外水压力研究

衬砌外水压力的合理计算是岩溶地区引水隧洞设计关注的重点,对结构设计参数选取及运行安全影响重大。针对滇中引水工程大理Ⅱ段引水隧洞,采用ABAQUS数值模拟的方法对不同衬砌及注浆圈参数下隧洞衬砌外水压力及渗流场变化规律进行研究分析,以确定合适的设计参数。研究结果表明:衬砌全封堵时外水压力基本可认为等效于该点处的静水压力,一般不能考虑水头折减;增大衬砌渗透系数是降低衬砌外水压力极为有效的措施,但同时对渗流场产生较大影响;减小注浆圈渗透系数或增大其厚度在降低衬砌外水压力的同时可有效减小渗流场扰动,极大缓解排水减压和环境保护之间的矛盾。通过分析不同因素对衬砌外水压力的影响,所得结果可为复杂岩溶地区隧洞工程防排水系统设计提供参考。     

关于外水压力的思考

目前，对外水压力有不同的认识，对外水压力值的确定也有不同的方法，尚未取得较为统一的意见。地下水对洞室衬砌的作用系受多种因素影响，目前的设计处理过于简单。如何确定外水压力值和进行工程处理，本文提出一些讨论意见。同时，提出了对外水压力值的确定和处理值得研究的若干问题，希望有能力的单位予以关注。     

市政污水管网的外水水量估计与定位研究进展

【目的】河水、地下水和雨水等外水进入市政污水管网，将引起污水管网流量剧增、污水漫溢和污水厂污染物进水浓度偏低等一系列问题，对外水水量的估计与定位已成为提高污水管网系统运维水平先决条件。为确定工作重点并节约外水检测成本，【方法】主要介绍了市政污水管网的外水入侵途径、外水水量的评估方法、以及外水定位的技术及其相关应用，针对假设条件、精度、实施难易程度与评估成本等方面进行综合评估，全面分析了外水水量估计与定位方法的优缺点，总结了污水管网外水查找现阶段存在的问题和今后发展的方向，以攻克外水规模摸排、问题管网预判等难题。【结果】结果显示：外水水量评估结果势必存在误差，不同方法的适用条件、评估精度不一；外水定位难以实现大范围普查，存在检测难度高、技术受限等问题，外水水量估计与定位方法的择定至关重要。【结论】结果表明：污染物时间序列法虽评估费用昂贵但精度高，有望在今后工程应用中普及化；DTS的可实施性强，运维成本低，相比于传统的CCTV检测，能较为准确的反应外水入侵的动态变化，具有良好的外水定位发展前景。研究成果可作为城市市政污水管网外水量估计、定位和治理的参考。     

引汉济渭工程黄三段深埋长输水隧洞排水方案研究

以有效解决深埋长输水隧洞排水问题为目标,按富水性将隧洞沿线围岩划分为中等富水区、弱富水区和贫水区,采用数值方法模拟衬砌周边渗流场,分析了不同排水设计方案对引汉济渭工程黄三段深埋长输水隧洞衬砌外水压力的影响。结果显示,对于高外水压力情况,将排水孔布置于顶拱处仅能降低顶拱附近的外水压力,无法有效降低作用于底板的外水压力,而排水孔沿衬砌周边均匀布置时,可有效降低作用于衬砌上的外水压力。基于此,讨论了各排水方案的适用条件,给出了深埋长输水隧洞排水设计建议。     

隧洞外水压力折减系数工程地质研究

《水工隧洞设计规范》（SL279-2002）推荐根据地下水活动状态确定外水压力折减系数，这种方法在水利行业已延续使用了几十年，存在前期勘察阶段使用困难的问题。提出在隧洞工程前期勘察设计阶段可根据岩体渗透性确定外水压力折减系数；施工阶段根据地下水溢出状态确定外水压力折减系数，并对前期成果进行验证和修正。     

水工隧洞外水压力设计分析探讨

水库建成蓄水后 ,因地下水位抬高 ,对地下水工隧洞将作用较大的外水压力。文章针对乌江洪家渡水电站左岸泄洪系统地下洞室的外水压力分析 ,结合部分已建工程的实际经验 ,在大量结构计算的基础上 ,提出了外水压力的设计思路和处理措施     

水电站引水隧洞外水压力监测资料浅析

某工程为典型的大型低坝长隧洞引水式水电站,其3号引水隧洞沿线工程地质条件十分复杂,各洞段所受主要外荷载为外水压力,施工期分洞段埋设监测仪器,至今已观测15年时间.观测成果表明隧洞沿线外水压力总体小于设计推测值,仅出口洞段外水压力略大于设计推测值,需加强监测和放空检查.     

广州抽水蓄能电站地下工程外水压力研究

根据广州抽水蓄能电站水文地质条件，研究地下洞室外水压力形成的原因和外水压力的大小、排水降低外水压力和渗漏水的可行性及效果，同时还研究了钢筋混凝土衬砌的高压引水隧洞（含高压岔管）内水外渗起外水压力升高等问题。通过充水试验及运行初期外水压力观测，证明外水压力的研究成果是可行的，采取的排水及防渗措施是合理的，从而保证了地下洞室工程的安全和正常运行。     

临近水库的隧洞二维渗流场解析解及工程应用研究

水库水头对邻近隧洞地下水渗流的影响较大,威胁到隧洞的运行安全。【目的】为保障邻近水库的隧洞工程的安全,【方法】应用镜像法,通过权重分配考虑水库水头边界及远场水头边界双重影响,推导渗流场解析解,并建立有限元模型进行对比验证。【结果】结果显示,解析解所计算的渗流场水头函数精度满足工程计算要求,可为衬砌结构的初步设计提供理论依据。【结论】基于解析解的参数分析表明：隧洞衬砌外水压力随着隧洞与水库距离增大而减小,其关系曲线呈非线性,隧洞与水库距离越大曲线越平缓,洞线选择时宜尽量选取曲线相对平缓的区间;灌浆可有效减小衬砌外水压力,但随着灌浆质量及灌浆厚度的提升,其对衬砌外水压力的影响逐渐减小;相对而言,灌浆质量对减小衬砌外水压力的作用更为突出,当衬砌外水压力过大时,宜优先选择提高灌浆质量。     

深部隧洞工程衬砌外水压力取值研究

为隧洞运行衬砌的安全耐久及经济性,采用堵排结合的地下水治理原则降低了衬砌的外水头,研究了排水孔布置对衬砌外缘水头、排水量的影响关系,分析了不同排水孔系统对应解析法中的衬砌等效系数取值。计算结果表明,某隧洞工程排水孔环向夹角采用20°、纵向间距3m时,衬砌外缘水头特征值为5. 21m,大幅降低作用于隧洞衬砌的外水压力,有效改善了衬砌的受力,提高了工程的经济性。     

隧洞衬砌外水压力的取值方法与应对措施研究

针对隧道衬砌外水压力折减系数选取、衬砌结构选型等问题,在阐述外水压力折减系数含义的基础上,通过对衬砌类型进行系统分类,对不同衬砌型式外水作用规律与外水压力折减系数进行了分析与讨论。其中,全封堵型衬砌折减系数为1,全排型衬砌折减系数为0,而排堵结合型衬砌折减系数则与整个衬砌系统的设计参数有关。同时,指出相应衬砌结构设计中存在的错误认识,并由此引申出隧道工程在外水压力应对处理方面应该关注的主要影响因素。研究成果可为应对外水压力问题的地下隧道衬砌设计提供参考。     

某抽水蓄能电站高压岔管区外水压力数值模拟

水利水电工程引水发电系统建筑物均深埋在地下水位以下,外水压力较大,外水压力值的确定尤为重要。采用渗流数值法来计算某抽水蓄能电站高压岔管区的外水压力,通过实测和计算的渗压值获得了围岩灌浆圈不同岩体的渗透系数值,对电站区引水系统1充水和引水系统2充水,以及一个引水系统充水、另一个引水系统充水后放空条件下的岔管区的外水压力进行了模拟预测。计算结果表明,岔管区的外水压力与充水水位关系密切,在一水道正常运行、另一水道放空检修时,放空的水道将承受更大的外水压力。     

深埋隧洞透水衬砌渗控研究

高外水压力是富水区深埋长隧洞衬砌结构的主要荷载,直接关系到结构安全和工程建设的成败。基于"先堵后排,堵排结合"的治水思路,研究隧洞衬砌的结构型式。通过具体工程实例,从外水压力大小、灌浆圈渗透梯度、衬砌结构受力3个方面,论证了透水衬砌可以较好地防治高外水压力,为透水衬砌防治高外水压力提供理论依据。     

富水隧洞排水设计及效果分析

在富水区开挖深埋无压水工输水隧洞,高外水压力是影响隧洞衬砌稳定的最重要因素,合理的排水设计对隧洞安全尤为重要。结合宁夏固原地区(宁夏中南部)城乡饮水安全水源工程7~#大湾输水隧洞,对深埋高外水隧洞的排水设计进行了探讨,提出结合围岩固结灌浆和钻孔安装毛细透排水管(不穿透固结灌浆层)的设计方案,并采用平面渗流有限元方法对排水效果进行了分析,结果表明,该排水设计方案能有效减少衬砌上承受的外水压力,且可靠性强,对周边地下水平衡影响较小,可供类似工程参考。     

高外水隧洞衬砌堵排水方案及降压效果分析

高埋深隧洞往往伴随着高外水问题,较高的外水压力将导致隧洞衬砌受力破坏,是制约工程安全的重要方面。堵排结合是解决隧洞高外水问题的一项重要技术途径,但在工程设计中往往难以合理考虑堵水措施及排水措施的综合效应。采用三维渗流场数值分析技术,真实模拟灌浆堵水效应及间隔布置排水孔排水效应的综合降压措施,针对性探讨了灌浆圈厚度、排水孔及排水带参数对衬砌外水压力的影响规律,为高外水隧洞的堵排水设计及衬砌设计提供了重要支撑。