隧道衬砌水压力计算及力学的特殊问题

隧道衬砌水压力计算及力学的特殊问题本讲主要内容：1、概述2、隧道衬砌水压力的计算问题3、隧道力学的特殊问题土木工程学院隧道工程系施成华一、概述

随着我国工程建设的发展，隧道越建越多，隧道所处的地质环境也越来越复杂，出现了越来越多的特殊问题。（1）富水隧道的水压力计算问题;（2）隧道施工的时空效应问题;（3）流固耦合计算问题；（4）温度场和应力场的耦合计算问题；（5）软弱围岩大变形的力学分析；（6）复杂空间隧道结构的计算问题;第8讲隧道力学的特殊问题—概述土木工程学院隧道工程系施成华一、概述

（7）隧道围岩的本构关系和屈服准则;（8）隧道围岩结构面的力学特性问题；（9）多层支护的力学分析问题；（10）隧道拆撑过程的力学分析问题；（11）高地应力隧道的岩爆问题；（12）隧道结构动力学问题（13）隧道工程问题的反演分析理论与方法（14）岩溶隧道的施工安全问题第8讲隧道力学的特殊问题—概述土木工程学院隧道工程系施成华二、隧道衬砌水压力计算理论

目前，国内外隧道工程对地下水的处理方式基本上可分：全封堵方式，堵水限排方式和排导方式三种。

全封堵方式为不设置衬砌背后的地下水排导系统，衬砌结构承受同地下水头相当的水压力；

排导方式为在衬砌后设置包括盲沟等地下水排导系统，衬砌不考虑水荷载的作用；

堵水限排方式是采取地层注浆等方式减少进入隧道内地下水排量，同时在衬砌背后设置排导系统，将进入隧道内的地下水排走，衬砌结构承受部分水压力。第8讲隧道力学的特殊问题—水压力的计算问题土木排工程测学院舱隧道轨工程辫系施剃成歉华二、蛾隧道吊衬砌吃水压拣力计依算理饭论在全封谎堵情况须下，略地下孩水静挺水压销力并窝不因昆为岩声土介腾质的携渗透很性有折所降更低而今改变献其传串递规像律，衬砌势要承敏受同悼地下怕水水狐头基吉本相类当的款水压陈力，当偏隧道巾埋置百较深承，地蛇下水缝水头花较高嘴时，河隧道迫结构尊设计饰非常易困难弦，并眠且不盖合理洞；排导生方式酱下隧道继衬砌授结构绑设计海可基印本上不渡考腔虑胸衬嘱砌也的织水吓压才力仅荷镇载，从利而可碗使隧公道衬惜砌设针计得膊比较菌经济虚合理典；第8讲钉隧道殖力学牙的特气殊问猛题—水奖压寺力牛的钓计物算连问巷题土木物工程室学院辜隧道狂工程刃系施成涉华二磨、朴隧棒道边衬冤砌腊水样压毅力驻计谜算醋理汉论在堵李水茫限戚排撑方耍式下，雪减少伐了地陕下水竿进入念隧道荣内的歇排水都量，顽对地辅表水赶环境鱼影响愿较小心，同冻时由舅于设件置了损排导符系统污，衬患砌冷结裤构催承水受兼的滋外王水欣压证力押可肉进阅行彻大金幅渡度咬折现减，使枝隧道椅设计掩更趋辜合理铜。因渴此德，的对屋于雕地世下兔水隆位淋较浪高巧的衡深白埋文山架岭键隧挤道余，冲隧袭道找设猎计除时泊通醋常惕采汉取“以堵佛为主决、限增量排陶放”的里防学排下水披原负则钉。第8讲举隧道聪力学踩的特颗殊问夹题—水压县力的司计算思问题土类木雅工丽程起学裹院残隧藏道岗工趣程汗系施娘成验华实浇现球限晓量敌排裳放河的采一陷种棋方拦式违是替在调隧忆道桶的漂防雕排泊水齿系煌统泡中删安盆设掘一秀种控伶制名阀墙门。洪当册水孕压闷达县到籍一帽定离值尽时步，所阀先门怠打矿开篮排顷水庙，网当开水甜压具低跪于扩某描一县值棉时舰，砌阀任门赛关菜闭就，仰这撒种贪控略制夜排慢水喉系盛统秘在屯广向州拒地置铁夫隧昆道己中似曾驰经秆使拨用从过虽，道但浩是醒由经于仇经查常凭开卖闭哗，针阀说门孩极臂易造损嘱坏岔，樱再南加到上拍水市中抱含甜有撇大蛙量壳泥织砂牺，尿常瞒常都使制阀椒门排堵圣塞猪，康最稿终滤失顷去拨控岛制屋排撇水朗功苦能屯，淋并认使韵得钉衬摔砌膨背盒后径水勉压漫增刊大留造傍成不衬绵砌爪破迷坏验。第8讲识隧道叫力学盟的特覆殊问傅题—水尽压浅力筛的此计书算客问环题二、梁隧道商衬砌牛水压麻力计恒算理疯论土屿木激工历程旗学盛院软隧孙道乘工皮程扔系施成沉华另一羞种控皮制排葬放的级方式林主要福针对山绞区填高吴水朗位南隧帆道，如野岩溶粒富水计区，光隧道百的设刘计可颤以采这取多柿道防意线、煎层层互设防惕，在琴隧道总衬砌卡外面煌的围坏岩中心设计狡一定楚厚度讽的注僻浆堵醋水圈教，减绿少流贼向隧鹊道衬乡丰砌背术后的棍总渗探流量核，再棕在隧乱道衬瘦砌背你后设便置排驶水措预施排困出剩肢余的爆水量财来降箩低外钩水压集力。洲在这目种方纹式下抹，初埋期衬烘砌和隶二次驼衬砌将之间联加设兰了防柳水板乖，二埋次衬死砌是低防水昏混凝奴土，技因此拼，地德下水狡荷载逐在围筑岩和炉注浆敬加固所圈中彻表现思为渗阵流体铜积力不，而阴在二撕次衬可砌上落为边略界力宿，可走以称片为衬后砌外果水压率力。第8讲著隧蚊道拔力陵学玩的吃特营殊杨问亦题—水压慰力的鬼计算有问题二、珠隧道秧衬砌群水压堡力计像算理测论土盯木薪工习程公学步院景隧煌道删工屑程紧系施成斑华假定聚围岩伏为各危向同匙性均夏匀连兔续介脉质，粥隧道贤为圆叔形，污地下传水头恳很高龙，设印为H，兵水叫流族为画稳己定复流微，川其那运喷动滤规驻律停服躁从D仪a涝r桐c盏y定理口。r侄0为姿衬球砌膝内酱径足；r1为荣衬裂砌蜘外健径冠；rg为注析浆圈侨半径溉；r病2为远虎场距渠离，割等于H；由唯于衬叶砌厚飘度相劳对于吨地下乌水头崇较小禽，衬动砌渗阿透力枪可以历简化邀为作记用在厨衬砌肺外缘卷的表贵面力拾，该新表面忧力取设该处洞的孔奖隙水喜压力耀。第8讲盟隧道征力学当的特楚殊问删题—水卧压节力编的滨计粘算讲问版题1读.限岔量链排首放坚下扩的央水暑压低力或理与论为洽了匪求晴得隧道叹排水逼量Q和筒衬温砌爷及仗注昌浆出圈聚外机缘简的钞水刚压殊力，考圣虑隧壮道所猜处的眨地下忘水头胖很高锹，水亩流为览稳定漆流，威可根袍据地踩下水滤动力趟学理泡论，推以无蛋限含望水层蜓中的峡竖井哀为例够进行邀理论录分析抖。土凳木耐工剩程俊学遥院织隧篇道臣工席程螺系施酬成调华基角本黎假州定非：（1）隙水蔽层属均古质斧、路各湿向喂同滨性脖，箩厚役度监不逢变胀，查分复布驰面腹积芽很碎大钞，瓣可僻视服为猎无损限海延侵伸剖；（2）抽洁水前告的地配下水叹面是守水平傲的，浅并视昏为稳鸣定的碗；（3）垫含狸水纠层样中非的伴水结流找服黎从D厌a捎r乔c鲜y定律验，并拨在水墙头下瞎降的保瞬间坛水就虹马上掉释放第8讲牢隧史道宗力浊学绑的溜特竹殊渡问史题—水压妹力的膝计算纺问题1察.限泉量磨排钓放裂下盗的印水出压酿力波理幼论设承纲压含年水层串中有录一竖隆井，烛井的佛内半踏径为r译0，衬凭砌外棍半径阶为r垃1，由轮于抽链水引绝起了降水头时降落侵，井讽内径注处水尼头为h0，外弄半径题处水笋头为h1，远药场稳弄定水探头在兰半径r2处，级为h2；衬舍砌渗寨透系舰数为k1，糖围苦岩产渗桨透裁系收数烦为k2。土木衡工程绝学院识隧道相工程刘系施成抹华水逗流查有客如爷下奥特迷征润：且（1）水巡寿流为应水平柴径向智流，赔即流乒线为抓指向纽奉井轴近的径减向直梢线，起等水蓄头面只为以不井为庄共轴项的圆满柱面怎，并周和水滥平断核面一解致；葛（2）薪通否过据各互过醋水巾断刻面逃的扔流遇量绩处烦处梢相碧等餐，奥并需等腿于目井待的饲流罪量被。糟因拖此肃可制取A-洗A剖面烫进行瓦分析昆。第8讲灿隧鸽道阀力蓄学晨的辅特为殊蚀问悔题—水压妻力的煎计算说问题1.限拌量岭排边放摊下矛的杀水啊压库力黑理失论此径傍向流躺的水芹头分袭布满锈足L锤a肆p炮l诵a女c鸟e方兰程婆，霜转扫换察成幻玉柱巡寿坐撤标扯形淘式题，牵并宵考成虑中水鸟流担是灭水靠平恼对窝称钞的终，京应左有积分犬可得纸：土页木肌工攻程园学掩院申隧颗道剖工妥程漂系施帖成探华设Q1为断棵面A婚-耻A处幕通酒过敞围婆岩厘的杠流屠量彻，传即民当r1色<r悔<r摔2时霞，汁有第8讲沈隧道捎力学遍的特辣殊问忌题—水压拥力的辟计算客问题1.限燃量剑排缴放啊下熔的污水丙压栏力敬理蜘论利丑用始分圾离榆变崖量钻法养积胃分扭，丑引拿入泪边烈界置条主件r=修r2嘱,h亭=h担2；r=尽r1霜,h留=h山1同悦理兄，疼断岂面A闭-葵A处撒通戒过枪衬顾砌向的秘流挤量Q敏2为：土木终工程等学院湖隧道备工程碑系施成简华因为Q1萌=Q敲2=仆Q，由辉此可因得：第8讲毁隧道争力学匆的特流殊问煌题—水爷压店力颜的雄计峡算神问抄题1.限量滨排放朝下的龙水压秋力理进论当井邀内无交内水尚压时h0弓=0，摄则则并有修：土坝木趋工赏程狗学座院察隧冲道扬工异程胶系施改成痛华由穗于感假铺定吩围驱岩伪为网各斗向宴同纯性西均纳匀招连垮续捧介锁质胶，查隧简道吸为乱圆酱形喝，告地他下耕水索头搅很型高湖，黎水淘流院为搞稳逼定扭流问，贸这睡时腿隧跪道傲的效排施水督量Q和编衬串砌魔外妄水脆压罢力P完全石可以踪蝶由上局面求嚼得的h1和Q决低定款。印因狡此颈在速无冰注化浆置情脑况愧下盯，该有第8讲淡隧道当力学掩的特哥殊问栋题—水压谋力的女计算居问题1杨.限量皆排放续下的举水压叉力理趣论土趋木鼻工板程滚学捏院岂隧垂道泛工您程廊系施成躬华在有晋注浆桑圈情炊况下外，令k灰l为衬挎砌渗逆透系父数；k耐g为注内浆体奸渗透戴系数叛；k终r为围绣岩渗丘透系俊数，密可以颜依照竖上述货推导禽过程赌建立耗方程第8讲蛮隧斤道贸力轧学统的妙特抽殊史问申题—水候压弦力袋的锐计订算典问炕题1.限锅量袖排厚放浸下月的遍水岸压伐力录理届论土木禽工程塑学院每隧道位工程吗系施晓成霉华由此疏求得炮：第8讲昆隧道武力学扩的特浅殊问迅题—水压握力的谢计算掘问题1问.限量县排放类下的柏水压假力理洗论其尖中h1、hg为婶衬霉砌减和样注盟浆角加耻固省圈犹外晶的苗水发头猫，Pg为注虾浆加惹固圈欲外水摊压力浇。土木及工程艳学院咽隧道乳工程匀系施筒成萄华宜查万剂线缺野汉三嚼关府隧难道养，蔑地严层嗓渗宴透贿系拨数K乔r送=冠0肝.登0寒3酸6偶m云/煌d牵,采嫌用潮单然线16埋0k闷m/做h断群面峡尺蒜寸批，舒设潮隧汽道鼻为编圆龙形逢，r0轿=4席.8药9m皇,r叔1=波5.辫6m未,地层叶渗透橡系数挠与注脂浆圈圆渗透行系数年之比写为n。第8讲械隧道谷力学胃的特荷殊问惨题—水帜压肉力喉的冰计缺算受问辅题2.算例土动木忠工贷程拍学完院揭隧双道属工境程毒系施渗成披华第8讲术隧辟道栗力阶学妈的腥特匆殊舒问象题—水压燃力的哪计算询问题2.算例（1）仁当车采在取觉排野水祸措悠施赏后桑，搂衬嗽砌事上街水烦压妙随涌排筹水命量创的顶增扑加眼而鹿减蹈小姐；（2）注投浆范毕围越微大，贺注浆奥效果盗越好摆，衬炕砌上您水压缴越小蜜，注拣浆圈物上的叮水压凭越大滴，但候是当珠注浆查范围犁大到砍一定紫程度依后，锦衬砌相上水柔压随收注浆谈范围屈的增理大变践化已验经不让太明淹显，少说明粒注浆颜半径身的选杯取有雨一个板合理膊范围捆。（3）在忠衬砌泻渗透束性不惩变的塘情况弄下，诵注浆社范围检越大压、注涉浆效排果越侮好，归排水犬量可竭以越忍小，肝因此赴注浆浴圈可亡以起异到控价制排表水的杆作用框，给职定了助隧道销某一耕段的英合理爱排放遵量以蚀后，贿就可悼以确句定注另浆的保范围单和注细浆水袜平。土扭木稠工场程齐学柜院尖隧地道窑工战程缴系施驾成友华无窄注吧浆躬圈野时犁衬水砌太水织压撑折川减哄系承数容可旧以哭表召示送为杠：第8讲臭隧初道欲力时学西的舒特闸殊盟问胜题—水压振力的喷计算跪问题3.隧趁道姑衬趣砌示水鸣压在力飞折敌减兄系拦数有注蒜浆圈令时衬妙砌水馅压折娃减系足数可团以表耀示为跑：（1）辨在洲隧位道魔开漠挖膊半荡径迷、池衬膀砌僻厚茧度紧一幸定摘的津情武况稼下啄，察无务注觉浆锈圈很时病衬容砌拦水滤压攻折刮减苹系游数歼与义远间场驶水之头H（岸这融里r那2秘=吗H）但以申及鲁衬互砌分和贱围谨岩痒的切相董对纽奉渗绍透折系遣数柏有颂关锈，（2）有辟注浆张圈时糟衬砌庄水压钢折减延系数增不仅春与远结场水震头H（这尽里r2让=H）免、弄衬奋砌策和劈燕围惠岩怒的礼相抵对孝渗脾透旅系看数撕有庭关巨，背还棵与愚注嫩浆婶半袋径置以项及扶注千浆庭圈左渗傍透狐系沿数宵有愁关量。土木精工程血学院菠隧道突工程疗系施成蜓华不抓考险虑桐注深浆胁时兽衬摧砌刷水翼压才折包减巡寿系捏数焦表第8讲良隧道带力学俱的特扛殊问索题—水压摧力的勒计算注问题3面.隧乒道揉衬乳砌乒水减压浇力业折芬减递系哭数当Kl币/K背r=挨0即脖衬革砌激基桶本训不联透遵水劣时辅，冤衬鹅砌谣上酱水流压爪不蒸能摧折捡减衣；随着K治l竟/件K针r的尺增龙加编，锡衬蛛砌色水挖压互折峡减戒系陪数芳减威小吉，桑说洞明闻衬愁砌劈燕上角水堡压奔在见减辞小帝；但当K喜l腾/劳K毯r缩慧=过1时宫，轮并诉不异等袄于0，而研且水栽头越烈小，悦越大若。由贸于K让l芬/慰K违r鞋=贴1实际葛上类醒似于谋毛洞座状况酬，地中下水碑自由莫排放通，作伪用在辩衬砌忌上的准水压血力不战为0。远场水头H(m)kl/kr00.0010.010.10.5150010.948540.648270.155630.035550.018130010.954310.676250.172790.04010.0204620010.958950.700240.189360.044630.0228310010.966980.745440.226510.055330.028455010.975140.796880.281780.072760.03775土摆木义工希程扯学池院永隧含道微工惹程锐系施矿成君华有俭注高浆语圈剑存浇在纲时已，剥衬赵砌螺水忆压皮折组减铺系虚数缴表第8讲福隧墙道蹄力样学末的扬特便殊价问箱题—水矛压壤力拣的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