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半无限平面双孔平行隧道渗流场解析研究 被引量:21
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作者 张丙强 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期125-131,共7页
以镜像法和渗流力学理论为基础,推导了半无限平面双孔近距平行隧道稳定渗流场的解析解,并与数值解进行了对比验证。对2个平行隧道间距,注浆圈和初期支护的渗透系数、厚度等参数对隧道涌水量和初期支护后水压力的影响进行了分析。研究结... 以镜像法和渗流力学理论为基础,推导了半无限平面双孔近距平行隧道稳定渗流场的解析解,并与数值解进行了对比验证。对2个平行隧道间距,注浆圈和初期支护的渗透系数、厚度等参数对隧道涌水量和初期支护后水压力的影响进行了分析。研究结果表明:随着2个隧道水平间距的增大,隧道的涌水量和衬砌后水压力逐渐增大;当隧道中心水平间距大于隧道半径的20倍时,水平间距的影响几乎可以忽略不计;随着其中一个隧道埋深的逐渐增大,该隧道涌水量和初期支护后水压力逐渐减小,而邻近隧道涌水量和初期支护后水压力先减小后增大;随着隧道注浆圈渗透系数的减小和注浆圈厚度的增大,隧道涌水量和初期支护后水压力均逐渐减小;随着隧道初期支护渗透系数的减小和初期支护厚度的增大,隧道涌水量逐渐减小,初期支护后水压力却逐渐增大。 展开更多
关键词 双孔平行隧道 镜像法 渗流力学 渗流场解析 涌水量
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基于保角映射的断层影响区内隧道涌水量预测 被引量:13
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作者 傅鹤林 李鲒 +1 位作者 成国文 安鹏涛 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期86-92,共7页
建立了断层影响区内衬砌隧道渗流模型.在该模型中,断层被视为地下水补给边界,以隧道涌水量作为衡量依据将隧道横断面内倾斜断层等效为竖向断层.利用镜像叠加原理将有限边界渗流问题转化为半无限空间渗流模型,再通过保角坐标变换和极坐... 建立了断层影响区内衬砌隧道渗流模型.在该模型中,断层被视为地下水补给边界,以隧道涌水量作为衡量依据将隧道横断面内倾斜断层等效为竖向断层.利用镜像叠加原理将有限边界渗流问题转化为半无限空间渗流模型,再通过保角坐标变换和极坐标联立求解渗流微分方程,推导富水断层影响区内地下水头半解析公式,得到了隧道涌水量计算公式.经过退化验算、数值模拟及现场实测数据对比,验证了公式的正确性.在此基础上,探讨了地层与衬砌的相对渗透系数(KS/KL)、隧道与水位线的距离(h)、隧道与断层的距离(L)对涌水量的影响:KS/KL对涌水量的影响最显著;其次为h,h也会影响L的作用效果,h越大,L的影响程度也越大.施工过程中应加强注意衬砌防水措施的施作,隧道线路的选择应尽可能考虑埋深设计,避免高水头压力. 展开更多
关键词 隧道涌水量预测 等效断层 镜像叠加原理 保角变换 半解析解 渗流场
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基于镜像法的有限含水层内隧道渗流场解析解及其验证 被引量:8
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作者 马少坤 陈彩洁 +1 位作者 段智博 刘莹 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期172-181,共10页
隧道外水压力和涌水量是水下隧道施工的重要参数。针对以往大多是基于半无限含水层模型求解隧道渗流场,只考虑了单一边界的影响,而对边界条件复杂的隧道渗流场求解存在局限性的问题。建立有限含水层内带衬砌隧道渗流模型;基于镜像法,将... 隧道外水压力和涌水量是水下隧道施工的重要参数。针对以往大多是基于半无限含水层模型求解隧道渗流场,只考虑了单一边界的影响,而对边界条件复杂的隧道渗流场求解存在局限性的问题。建立有限含水层内带衬砌隧道渗流模型;基于镜像法,将该模型转化为无限平面内直线多隧道渗流模型,推导了水头及涌水量解析公式,通过数值解对比及公式退化验算,验证了该解的准确性;基于此解,研究了含水层厚度h、隧道埋深比(d/R_(1))、注浆圈参数等对水头分布及隧道涌水量的影响。研究结果表明:任意位置的水头随含水层厚度的增大而增大,隧道越靠近不透水边界,隧道上、下方的水头差越大;隧道与不透水边界距离小于3倍隧道直径时,隧道埋深比对涌水量、衬砌外水头的影响显著,二者的值出现陡降;提高注浆圈抗渗性比增大注浆圈厚度更能降低隧道涌水量。研究成果可为有限含水层地区隧道渗流场预测提供一定理论依据。 展开更多
关键词 水下隧道 渗流场解析解 镜像法 有限含水层 涌水量
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海底隧道排水衬砌渗流场解析 被引量:8
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作者 熊浩 赵凯 陈国兴 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2015年第2期499-504,共6页
现有海底隧道渗流场计算模型未考虑上覆土层对围岩压力水头的影响。本文采用保角变换法,根据层间流量相等原则求得在上覆土层条件下带衬砌隧洞的渗流量及其周边水头分布,并验证其可靠性。计算结果表明:(1)海底土层的渗透系数对渗透量影... 现有海底隧道渗流场计算模型未考虑上覆土层对围岩压力水头的影响。本文采用保角变换法,根据层间流量相等原则求得在上覆土层条件下带衬砌隧洞的渗流量及其周边水头分布,并验证其可靠性。计算结果表明:(1)海底土层的渗透系数对渗透量影响较大,尤其当土层水力通道不佳时要考虑土层的影响;(2)衬砌水压力折减系数随衬砌渗透系数变化逐步趋于稳定,折减系数宜取其与渗透量的交线处,此时衬砌与注浆圈渗透系数比值kL/kg=0.075;(3)注浆圈比衬砌承担更大的水压力,注浆圈厚度加大能有效减小渗透量,当kL/kg<0.05时,注浆圈厚度的增加对渗透量影响不大。 展开更多
关键词 海底隧道 排水衬砌 渗流场解析
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有限地层三孔并行海底隧道渗流场解析研究
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作者 韩智铭 闫科宇 +2 位作者 王雪 朱正国 崔会敏 《铁道工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期45-52,共8页
研究目的:目前对海底隧道渗流场的研究大多基于半无限空间的单孔隧道,考虑实际工程常采用三孔并行的排布方式,且实际工程中隧道下方常存在相对不透水层或基岩等不透水边界,本文以渗流力学为基础采用镜像法和竖井理论推导有限厚度地层海... 研究目的:目前对海底隧道渗流场的研究大多基于半无限空间的单孔隧道,考虑实际工程常采用三孔并行的排布方式,且实际工程中隧道下方常存在相对不透水层或基岩等不透水边界,本文以渗流力学为基础采用镜像法和竖井理论推导有限厚度地层海底隧道渗流场解析解,将公式进行退化和数值验证,并对不透水边界距离、三孔隧道埋深、间距及注浆参数进行分析。研究结论:(1)隧道下方不透水边界对涌水量影响较大,当不透水边界距隧道中心为25r1时,对涌水量基本没有影响;(2)三孔并行隧道间渗流场存在相互影响,且随隧道间距的增加影响逐渐减弱,当隧道间距大于30r1时,涌水量基本没有影响;(3)三孔并行隧道涌水量随埋深增大呈现出先减小后增大趋势,埋深为2r1时涌水量最小;(4)三孔并行隧道涌水量随注浆圈厚度增大和渗透系数减小而减小,实际工程中应注浆密实度和注浆厚度并重;(5)本研究成果可为相关海底隧道工程的设计与施工提供参考。 展开更多
关键词 海底隧道 三孔并行 有限厚度地层 渗流场解析解 涌水量
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基于等效面积法的三孔并行海底隧道渗流场解析研究
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作者 韩智铭 闫科宇 +1 位作者 崔会敏 刘庆宽 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第S01期112-116,149,共6页
目前对海底隧道渗流场的研究大多基于单孔隧道,考虑到实际工程常采用三孔并行的排布方式,而隧道互相靠近时渗流场会发生干扰,若采用单孔隧道模型其涌水量计算误差可能超过40%。该文对三孔并行海底隧道渗流场进行理论分析,首先分析了理... 目前对海底隧道渗流场的研究大多基于单孔隧道,考虑到实际工程常采用三孔并行的排布方式,而隧道互相靠近时渗流场会发生干扰,若采用单孔隧道模型其涌水量计算误差可能超过40%。该文对三孔并行海底隧道渗流场进行理论分析,首先分析了理论解析过程中采用等面积法将多心圆形断面简化为圆形断面的合理性;进而提出三孔并行海底隧道渗流场分析模型,以叠加原理为基础,采用镜像法推导出三孔并行海底隧道渗流场解析解,并将公式进行了退化和数值验证。研究结果表明:按照等面积法将多心圆形断面简化为圆形断面分析对隧道总涌水量影响较小;该文解析解具有一定的精度,可以快速预测三孔并行海底隧道涌水量;由于隧道间的泄压作用,三孔并行海底隧道主隧道周边涌水量分布呈现出非对称性。 展开更多
关键词 海底隧道 三孔并行 叠加原理 渗流场解析解 涌水量
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湿式尾矿库浸润线解析解的修正研究
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作者 胡凯文 刘佳航 李强 《石家庄铁道大学学报(自然科学版)》 2024年第2期119-126,共8页
浸润线是影响尾矿库稳定的主要因素之一,精确预测浸润线位置对于预防尾矿库失稳有重要意义。针对现有文献提出的湿式尾矿库的解析解,采用柯钦娜理论式和法尔科维奇理论式对下游边界条件方程进行了修正,结合修正后的上下游边界条件,求解... 浸润线是影响尾矿库稳定的主要因素之一,精确预测浸润线位置对于预防尾矿库失稳有重要意义。针对现有文献提出的湿式尾矿库的解析解,采用柯钦娜理论式和法尔科维奇理论式对下游边界条件方程进行了修正,结合修正后的上下游边界条件,求解了修正后的尾矿库浸润线的解析解。利用有限元软件建立底坡为0.05、0.1以及初期坝内坡比为1∶2、1∶1.5、1∶1、1∶0.577(60°)、1∶0.5的工况模型,将文中解析解与数值解、文献解析解进行了比对。结果表明,提出的解析解精度更高,适用性更广。 展开更多
关键词 尾矿库 浸润线 修正解析解 渗流场 数值模拟
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任意埋深下排水系统非对称堵塞隧道渗流场的解析研究
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作者 余俊 李东凯 +2 位作者 和振 郑靖凡 张志中 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期4678-4689,共12页
基于目前未见对任意埋深情况下排水系统非对称堵塞隧道渗流场的解析研究,结合保角变换和分离变量法2种方法,推导出任意埋深情况下排水系统非对称堵塞后隧道渗流场的显式解析解,并利用正交性对解析解中的未知数进行求解,首次提出可以适... 基于目前未见对任意埋深情况下排水系统非对称堵塞隧道渗流场的解析研究,结合保角变换和分离变量法2种方法,推导出任意埋深情况下排水系统非对称堵塞后隧道渗流场的显式解析解,并利用正交性对解析解中的未知数进行求解,首次提出可以适用于浅埋隧道排水系统非对称堵塞后渗流场的显式解析解。该解析解经试算后发现,当级数项数N≥20时,解析解计算结果收敛程度已经很好,且在改变工程参数时仅需要对输入值进行调整,计算耗时远小于需要重新建模和划分网格的数值软件。深埋隧道算例和浅埋隧道算例情况下,分别将解析解水头和水压力计算结果与有限元软件计算结果进行对比,发现解析解计算结果与有限元软件均吻合很好,验证了解析解的正确性,说明解析解可以准确地预测任意埋深情况下隧道发生非对称堵塞时隧道周围渗流场情况。对不同埋深、不同地表水头情况下的隧道周围渗流场、衬砌水压力和渗流量进行分析,发现随着隧道埋深的增大,隧道周围总水头明显降低,而距离隧道较远位置的水头变化较小,隧道衬砌水压力逐渐增大,且最大衬砌水压力出现在隧道排水系统被堵塞一侧衬砌的中心,渗流量则会先减小后增大;随着地表水头的增大,总水头线分布情况一致,但水头线对应的水头值随着地表水头的增大会相应增大,隧道衬砌水压力和渗流量均逐渐增大,且渗流量最小值所对应的隧道埋深也会逐渐增大。 展开更多
关键词 任意埋深 隧道 排水系统 非对称堵塞 显式解析解 渗流场
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