談隧道中線下設(shè)排水井排水效果

白 鴻 蓮

(山西省公路局晉中分局，山西 晉中 030600)

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談隧道中線下設(shè)排水井排水效果

白 鴻 蓮

(山西省公路局晉中分局，山西 晉中 030600)

采用MIDAS/GTS建立了長(zhǎng)梁山隧道二維開(kāi)挖模型，對(duì)不采取排水措施和隧道中線下設(shè)排水井兩種工況進(jìn)行了計(jì)算，分析了在40 m地下水頭壓力下，隧道仰拱的水壓力，通過(guò)計(jì)算結(jié)果表明，隧道中線下設(shè)排水井是一種十分有效的排水方式。

隧道，排水井，水壓力，圍巖

1 隧道施工排水現(xiàn)狀

作為隧道施工一直談?wù)摰膯?wèn)題，地下水不僅影響隧道的正常建設(shè)施工，同樣會(huì)對(duì)隧道運(yùn)營(yíng)造成嚴(yán)重的影響。隧道施工期間，地下水的存在會(huì)影響隧道圍巖的穩(wěn)定性，尤其是軟弱破碎圍巖，這勢(shì)必將大大增加施工的困難性和建設(shè)費(fèi)用，往往需要先排水或?qū)鷰r進(jìn)行加固處理，更有甚者暫停開(kāi)挖施工。由于地下水滲流的影響，一旦發(fā)展到大量涌水后果將會(huì)極其嚴(yán)重。在隧道通車運(yùn)行時(shí)，地下水滲漏、滲流影響襯砌的穩(wěn)定性，影響洞內(nèi)機(jī)電設(shè)施正常使用，特別是冬季或高寒地區(qū)隧道形成掛冰影響行車安全。因此，采取有效的排水方式，經(jīng)濟(jì)、合理地處理好地下水問(wèn)題，往往關(guān)系到隧道工程的成敗。

2 計(jì)算理論及方法

1)滲流流動(dòng)法則。

達(dá)西定律用于計(jì)算滲流，單位面積的滲透流量公式如下：

q=ki。

其中，q為單位面積的滲透流量;k為滲透系數(shù)；i為水力坡降。

2)基本方程。

其中，H為總水頭；Q為流量；kx為x方向的滲透系數(shù);Θ為體積含水率;ky為y方向的滲透系數(shù);kz為z方向的滲透系數(shù);t為時(shí)間。

3)計(jì)算方法。

采用MIDAS/GTS建立二維隧道開(kāi)挖模型，在屬性中設(shè)置滲透系數(shù)，設(shè)置模型支承條件和地下水頭，按照滲透理論進(jìn)行計(jì)算分析。

3 數(shù)據(jù)計(jì)算

本文計(jì)算結(jié)合長(zhǎng)梁山隧道施工情況，通過(guò)設(shè)計(jì)資料查詢了圍巖、邊墻、襯砌的滲透系數(shù)，實(shí)地考察了地下水頭高度。

假設(shè)襯砌背后排水順暢且仰拱無(wú)排水，在MIDAS/GTS設(shè)置各項(xiàng)基本參數(shù)，其中圍巖的滲透系數(shù)設(shè)置為5×10-5cm/s，邊墻和拱部襯砌混凝土滲透系數(shù)為5×10-5cm/s，仰拱部位滲透系數(shù)為1×10-6cm/s，地下水水頭設(shè)為40m。

分別對(duì)不采取排水措施和隧道中線下設(shè)排水井兩種情況進(jìn)行計(jì)算，主要分析在40m地下水頭壓力下，隧道仰拱的水壓力，從而得知排水效果。

1)不采取排水措施計(jì)算結(jié)果如圖1所示。

2)隧道中線下設(shè)直徑0.6m，排深6m的排水井計(jì)算結(jié)果如圖2所示。

4 結(jié)語(yǔ)

由圖1可知，若不采取降水措施，在40 m水頭作用下，作用在仰拱上的水壓力較大，水壓力最大值位置位于仰拱中心，約為0.220 MPa。

由圖2可以看出，仰拱中線下設(shè)排水井時(shí)，在40 m水頭作用下，作用在仰拱上的水壓力最大值位置位于邊墻底部與邊墻附近的仰拱處，約為0.093 MPa，為采取降水措施前的42%。

說(shuō)明隧道中心下設(shè)排水井的排水方式是十分有效的，在實(shí)際工程中具有重要意義。

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Discussion on drainage effect of drainage well set under central tunnel line

Bai Honglian

(ShanxiHighwayBureauJinzhongBranchBureau,Jinzhong030600,China)

The paper establishes two-dimension Changliang mountain tunnel excavation model by applying MIDAS/GTS, carries out calculation of drainage well under two kinds of working conditions including noapplying drainage measures and setting drainage well under central tunnel line, and analyzes water pressure of tunnel inverted arch under 40 m underground water pressure. The calculation results show that: setting drainage well under central tunnel line is an effective drainage method.

tunnel, drainage well, water pressure, surrounding rock

1009-6825(2016)31-0194-02

2016-08-23

白鴻蓮(1969- )，女，高級(jí)工程師

U453.6

A