一种衬砌局部渗漏引起隧道结构变形的安全保护方法

摘要

本发明提供了一种衬砌局部渗漏引起隧道结构变形的安全保护方法，该方法在现场信息的基础上，利用有限元软件建立隧道渗漏的三维流固耦合模型，以具有渗漏面积和渗透系数特性的二节点渗漏单元模拟衬砌局部渗漏。现场排查隧道渗漏情况、确定局部渗漏处实际渗漏面积和实际渗漏速度，并参照有限元模拟确定的渗漏速度与渗透系数相关关系图，确定局部渗漏部位的实际渗透系数。对模型中渗漏单元设置相应的实际渗透系数，进行模拟，确定局部渗漏引起隧道结构附加内力及变形，并确定隧道补强点，采取结构加固保护措施。本发明打破了原有的将隧道衬砌渗透性均匀化、无法确定局部渗漏影响的局面，为采取相应的结构加固保护措施提供依据。

主权项

一种衬砌局部渗漏引起隧道结构变形的安全保护方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：第一步，对渗漏隧道进行现场勘查，确定隧道沿线的土层划分信息和地下水分布情况，通过钻孔取土进行室内试验确定土层的物理力学参数；第二步，获取隧道设计信息，包括：隧道的内、外直径、中心埋置深度及混凝土管片弹性模量，确定考虑接头强度折减效应的隧道等效弹性模量；第三步，对区间隧道沿线渗漏的情况进行排查，逐一记录局部渗漏位置，监测隧道局部渗漏处的实际渗漏速度V_k、实际渗漏面积D；第四步，利用有限元分析软件建立隧道局部渗漏的三维流固耦合模型，根据现场调查情况在所述三维流固耦合模型相应的渗漏位置处设置二节点渗漏单元，并模拟隧道开挖及支护过程；第五步，对二节点渗漏单元设定实际渗漏面积D，并假设不同等级的局部渗透系数k_j，激活隧道内侧渗流边界，确定各工况一定时间后隧道渗漏处的局部渗漏速度V；第六步，以各工况的渗透系数k_j为横轴、渗漏速度V为纵轴建立笛卡尔直角坐标系，作出渗漏速度V与渗透系数k_j的相关关系图，并根据现场局部渗漏速度V_k确定渗漏部位的实际渗透系数k；第七步，对三维流固耦合模型中的二节点渗漏单元设置实际渗漏面积D和实际渗透系数k，依次进行开挖、支护和渗流固结的模拟，最终确定渗漏引起的结构附加内力及变形量；第八步，根据渗漏引起的结构附加内力和变形量，确定隧道结构补强点并采取结构加固保护措施。