隧道涌水量预测的研究

论述了利用地下水动力学法和模糊数学方法预测隧道涌水量。如果给出施工前和施工初期水文和工程地质参数资料,就可利用地下水动力学中的经验公式,预测隧道涌水量以及涌水量变化过程,该法可以用于指导隧道的总体设计及施工。根据影响隧道涌水量的主要因素,提出运用模糊贴近度预测隧道涌水量的理论,根据计算结果,证明该法预测结果具有一定的参考价值。     

富水岩层隧道区域涌水量预测方法及工程应用

为预测穿越富水岩层区域隧道的涌水量,依据工程实例提出随机性数学模型和确定性数学模型进行涌水量预测的方法。通过理论解析公式和数值解等确定性数学模型对比分析隧道单位长度涌水量,并讨论了围岩渗透系数、隧道半径、地下水位高度、隧道含水层厚度对隧道涌水量的影响。研究表明,除佐藤邦明公式外,各影响参数有较强的敏感性。单位长度涌水量随各影响因素的增大而增大,数值解的增长趋势最为显著,佐藤邦明公式的增长趋势最不明显。研究成果可为富水区隧道突涌水灾害治理提供理论支持。     

复杂地质条件下隧道涌水量预测与结果分析

铁路、公路隧道在穿越富水地层时,很多都存在着突涌水问题,因此预测隧道开挖过程中可能产生的涌水量是非常重要的。结合实际工程进行分析,并利用多种计算方法验证。结果表明,在复杂地质条件下,计算隧道涌水量时,需先结合隧区内各种水文、地质因素,对隧区进行水文地质元划分,再根据划分单元内的相关条件选择相应的方法进行涌水量计算,才能预测出符合实际的隧道涌水量。     

恒山隧道施工涌水量计算及分析

准确预测隧道施工涌水量一直是国内外隧道建设的难点,目前尚无成熟的方法。文中根据恒山隧道沿线的地形和地质条件,对其进行了分段评价,并采用不同方法对隧道施工涌水量进行了计算分析,为隧洞设计及施工提供了地质依据。     

基于漂移度的隧道涌水量组合解析预测方法

隧道涌水量解析预测方法众多,各种解析法预测结果往往存在不一致性。为解决上述问题,引入组合预测思想,采用线性加权组合形式对常用的隧道涌水量解析计算方法进行组合。基于"少数服从多数"的原则,以目标方法外其他方法的整体预测趋势作为参考系,引入漂移度指标对各单项解析法进行可靠性评价,运用合理的权重分配方式建立了组合解析预测方法。以广州某地铁隧道工程为研究对象,选用了裘布依模型等4种常用的解析法对隧道正常涌水量分别进行了单项和组合预测。结果表明:在最佳预测方法未知的情况下,组合预测方法能较为准确地预测隧道实际涌水量,验证了该方法的可靠性。     

隧道涌水量基于MODFLOW中DRAIN模块水力传导系数取值探析

目前Visual Modflow已广泛地应用于隧道涌水的模拟,Drain模块中的水力传导系数是一个综合系数,但没有可参考的取值范围。从排水沟水力传导系数对隧洞涌水量引起的变化入手,通过C值的不同取值范围,利用模型计算出的涌水量与真实涌水量进行对比,发现当水力传导系数取值在一定范围内时计算出的涌水量最接近施工时隧道的真实涌水量,以此为Drain模块中水力传导系数的取值作一个经验参考。     

深埋隧道断裂带涌水量预测分析

深埋特长隧道是高速公路建设当中的控制性工程,开挖过程中如遇到高压涌水,必定对工程施工造成不利影响。鸿图特长隧道因其受到莲花山深大断裂构造影响,隧道开挖过程中在火成岩张性裂隙中出现了强烈的高压大流量涌水。以鸿图特长隧道为例,选取受断裂构造带控制涌水的代表性洞段,采用古德曼经验式对基岩段与断裂带涌水量分别进行统计计算。结果显示:隧道K91+010～K91+550段主要断层F2系列的预测最大涌水量为192 258 m~3/d,与实际开挖最大涌水量189 576 m~3/d基本吻合。该计算方法所得的涌水量更加贴合工程实际情况,对于该地质条件下的涌水量计算有着更强的适配性。     

隧道涌水量预测计算方法研究

从6种隧道涌水量计算方法的基本原理出发,讨论了其计算步骤、公式及适用条件.选择合适的计算方法预测涌水量,有助于预警和制定施工对策.以杭州某引水工程为例,采用水均衡法和地下水动力学法对桩号6+331～6+360段进行涌水量预测,采用水文地质比拟法预测桩号1+885～1+905段涌水量.通过与实测涌水量的对比,预测值的误差较小,为工程的顺利实施提供了技术支持.6种涌水量预测方法各有优点和不足,根据各方法的适用条件,因地制宜,能够获得较好的预测效果.     

龙南隧道施工涌水量计算及分析

准确预测隧道施工涌水量一直是国内外隧道建设的难点,目前尚无成熟的方法。以龙南隧道工程为背景,采用3种不同方法对隧道施工涌水量进行计算,并根据计算结果进行分析评价,为隧洞设计及施工提供地质依据。     

长大隧道涌水量影响因素评价分析的模糊层析分析法

采用模糊层析分析法(FAHP),建立长大隧道涌水量影响因素层析分析模型,并进行分析计算。依据模糊层析分析法,确定各因素的权重系数,并对其进行分析、排序。结果表明:地层岩性、断层破碎带长度是影响长大隧道涌水量的主要因素。该FAHP的应用为涌水量预测和相应防治措施的制定,提供了科学的理论依据。     

TIME-DOMAIN RESPONSES OF IMMERSING TUNNEL ELEMENT UNDER WAVE ACTIONS

The time domain responses of the tunnel element under wave actions during its immersion are investigated based on the linear wave diffraction theory. The integral equation is derived by using the time-domain Green function that satisfies the free water surface condition in the finite water depth, and is solved by the boundary element method. The motion equations of the tunnel element are solved by the fourth order Runge-Kutta method. A comparison between the computed and measured results reveals that the numerical model can effectively simulate the motion responses of the tunnel element and the cable tensions when the motions of the tunnel element are within some limit. Taking the tunnel element of 100 m in length, 15 m in width and 10 m in height as an example, the computational results of the motion responses of the tunnel element and the cable tensions in different immersing depths are obtained under different incident wave conditions.     

盾构隧道施工引起地层位移的复变函数修正解

为了获得盾构隧道施工引起的地层位移变化,利用复变函数求解了基于位移控制边界条件下盾构隧道开挖后的解析解。在计算分析过程中,引入位移释放系数,充分考虑了衬砌滞后于开挖面的位移过程,并通过设置位移约束点对理论计算解进行了修正,获得了更为准确的地表相对位移。选取4例实际盾构隧道工程实例,分别考虑4种典型洞室位移边界条件,将该理论计算得到的地表位移初始解和修正解与现场实测数据进行对比,结果表明：在各种洞室位移边界条件下,修正后得到的地表位移值与实测值的吻合度均比初始解显著提高,其中以采用第4种位移边界条件计算得到的地表位移修正解吻合度最高。最后以第4种洞室变形为位移边界条件,分析了不同位移释放系数、隧道埋深以及隧道半径对地表位移的影响。结果表明：地表沉降与影响范围随着位移释放系数的增大而减小;地表沉降随着埋深的增加而减小,沉降槽宽度却随之增加;隧道半径越大,则地表沉降越大且影响范围越宽。     

基于明满流瞬变计算方法的大型灌区输水隧洞最优泄水流量计算

为了明确输水隧洞内的明满流水力瞬变过程以及优化泄水闸的泄水流量,介绍了圆形输水隧洞中明满交替水流水力瞬变计算原理和方法.以某大型灌区干渠工程为例,根据窄缝法计算原理,采用显式差分中的扩散法,对圆形输水隧洞中的明满交替水流进行了水力瞬变计算研究.给出了圆形隧洞瞬变流计算的水力要素计算公式,得到了输水流量变化时隧洞不同断面...     

某引水隧洞深埋软岩洞段围岩变形量敏感性分析

通过深入分析西南某深埋长引水隧洞软岩洞段地应力钻孔实测资料,得到了水平构造应力侧压系数随隧洞埋深的变化规律。在此基础上,采用快速应力边界法开展数值计算,探讨洞型、围岩类别、埋深等因素对该段围岩变形量的影响及其变化规律,开展了围岩变形量敏感性分析。结果表明,该洞段围岩变形量随围岩类别降低而增大,随埋深增加而增大。研究成果可为该类隧洞深埋软岩洞段开挖支护设计提供借鉴。     

瀑布沟水电站截流水流数学模型研究

在江河截流过程中,随着戗堤的移动,龙口处河床及河岸边界条件不断变化,给截流设计中的水力计算带来了很大困难。以瀑布沟水电站为研究对象,通过经过验证的数学模型计算,获得了截流期间设计流量Q=1 000m3/s,龙口宽度发生变化时,坝区附近研究水域内流态的变化情况,得到了不同口门宽下龙口附近的水力参数,包括断面平均流速、断面平均水位、垂线平均流速等。计算结果与物理模型试验结果的比较表明:二维水流数学模型计算龙口处的平均流速、戗堤上下游水位落差、龙中最大流速等结果与试验值较接近,可为水电站的安全截流施工提供技术支持。     

基于监测的深埋引水隧道原始水头分析

针对"荷载—结构物"模型,基于现场实测数据资料,在深埋隧道围岩轴对称假定前提下,基于渗流理论推导出施工期隧道开挖后围岩内水压力分布的解析解,研究远场稳定水头与远场稳定水头半径的相互关系,提出通过现场围岩地下水水压监测数据反推远场稳定水头和远场稳定水头半径的思路和方法。以引汉济渭工程越岭段隧道为例,根据施工期地下水的水压监测资料,分析了部分洞段隧道部位的初始水压力及隧道开挖后形成的稳定远场水头半径,得到衬砌结构外水荷载。结果表明:在隧道内只要测到某一围岩深度的水头值,就可以确定远场稳定水头与影响半径;洞段K77+993断面围岩深度14 m处压力水头为10.50 m,则远场稳定水头为39.65 m,影响半径43.65 m。研究成果能够为注浆和排水设计提供借鉴和参考。     

处理二维浅水流动中动边界问题的淹没节点法

针对浅水流动中的动边界问题,本文设计一种淹没节点方法,根据网格单元各节点的被淹没情况,即单元水面高程和各节点高程的差值,对单元平均水深和单元界面处平均水深进行修正,运用高精度无振荡的FDS格式和有限体积法求解含有动边界的二维浅水方程。除对单元水深和界面水深进行修正外,离散方程形式与传统方法相同,实现过程简单。应用该方法对两个典型算例进行了数值模拟,模拟结果分别与其他学者的模拟结果和精确解高度吻合。表明本文方法精度较高、实现过程简单、可以有效解决浅水方程的间断、动边界和河床起伏问题。     

潘口水电站无压泄洪隧洞衬砌计算

潘口水电站无压泄洪隧洞为城门洞形,采用基于结构力学原理的边值法对隧洞衬砌进行了计算。大型无压泄洪隧洞衬砌厚度主要由外水压力控制。该工程上游洞段设防渗帷幕,下游洞段顶拱设置排水孔,有效降低了隧洞的外水压力荷载,从而减小了衬砌结构厚度及配筋量。对类似工程的无压隧洞设计具有参考意义。     

南水北调西线隧洞砂板岩互层围岩稳定性研究

以南水北调西线工程输水隧洞为原型,针对其A围岩为砂板岩互层的特点,通过对实验室测得的岩石力学参数进行折减,利用数值模拟软件3DEC模拟了圆形无支护隧洞围岩应力应变随埋深、岩层倾角、洞径等因素改变而变化的规律,最后与地质探洞的现场观测结果进行了对比。得出结论：随岩层倾角的改变,隧洞围岩的最大位移值和塑性区范围都发生了变化,倾角为0°时,隧洞围岩自稳性最好,倾角为45°时,隧洞围岩稳定性最差;岩层倾角的变化对板岩的影响较大;随着埋深、洞径的增加,围岩的破坏形式由局部劈裂剥落向塑性挤出、膨胀坍塌转变。     

带消力池的交汇泄洪洞水力特性数值模拟

为探究支洞设置消力池时主、支洞交汇区域水力特性,采用RNG k-ε紊流模型结合VOF方法对某工程交汇泄洪洞水流进行了三维数值模拟.结果表明,交汇区域主洞右边墙处水深先增加后减小,左边墙处先减小后增加,下泄较长距离后横向水位趋于一致;交汇口侧下游附近最大负压随交汇角增大而增大;交汇角减小时,分离区最低水位位置向主洞下游移...