隧道襯砌水壓力計算及力學的特殊問題

隧道襯砌水壓力計算及力學的特殊問題本講主要內容：1、概述2、隧道襯砌水壓力的計算問題3、隧道力學的特殊問題土木工程學院隧道工程系施成華一、概述

隨著我國工程建設的發(fā)展，隧道越建越多，隧道所處的地質環(huán)境也越來越復雜，出現(xiàn)了越來越多的特殊問題。（1）富水隧道的水壓力計算問題;（2）隧道施工的時空效應問題;（3）流固耦合計算問題；（4）溫度場和應力場的耦合計算問題；（5）軟弱圍巖大變形的力學分析；（6）復雜空間隧道結構的計算問題;第8講隧道力學的特殊問題—概述土木工程學院隧道工程系施成華一、概述

（7）隧道圍巖的本構關系和屈服準則;（8）隧道圍巖結構面的力學特性問題；（9）多層支護的力學分析問題；（10）隧道拆撐過程的力學分析問題；（11）高地應力隧道的巖爆問題；（12）隧道結構動力學問題（13）隧道工程問題的反演分析理論與方法（14）巖溶隧道的施工安全問題第8講隧道力學的特殊問題—概述土木工程學院隧道工程系施成華二、隧道襯砌水壓力計算理論

目前，國內外隧道工程對地下水的處理方式基本上可分：全封堵方式，堵水限排方式和排導方式三種。

全封堵方式為不設置襯砌背后的地下水排導系統(tǒng)，襯砌結構承受同地下水頭相當?shù)乃畨毫Γ?/p>

排導方式為在襯砌后設置包括盲溝等地下水排導系統(tǒng)，襯砌不考慮水荷載的作用；

堵水限排方式是采取地層注漿等方式減少進入隧道內地下水排量，同時在襯砌背后設置排導系統(tǒng)，將進入隧道內的地下水排走，襯砌結構承受部分水壓力。第8講隧道力學的特殊問題—水壓力的計算問題土木排工程測學院艙隧道軌工程辮系施剃成歉華二、蛾隧道吊襯砌吃水壓揀力計依算理飯論在全封謊堵情況須下，略地下孩水靜挺水壓銷力并窩不因昆為巖聲土介騰質的攜滲透很性有折所降更低而今改變獻其傳串遞規(guī)像律，襯砌勢要承敏受同悼地下怕水水狐頭基吉本相類當?shù)目钏畨宏惲Γ斊淼澜砺裰冒佥^深承，地蛇下水縫水頭花較高嘴時，河隧道迫結構尊設計飾非常易困難弦，并眠且不蓋合理洞；排導生方式醬下隧道繼襯砌授結構綁設計?？苫”旧喜欢煽记粦]胸襯囑砌也的織水嚇壓才力僅荷鎮(zhèn)載，從利而可碗使隧公道襯惜砌設針計得膊比較菌經(jīng)濟虛合理典；第8講釘隧道殖力學牙的特氣殊問猛題—水獎壓寺力牛的釣計物算連問巷題土木物工程室學院辜隧道狂工程刃系施成涉華二磨、樸隧棒道邊襯冤砌臘水樣壓毅力駐計謎算醋理漢論在堵李水茫限戚排撐方耍式下，雪減少伐了地陜下水竿進入念隧道榮內的歇排水都量，頑對地輔表水趕環(huán)境魚影響愿較小心，同凍時由舅于設件置了損排導符系統(tǒng)污，襯患砌冷結褲構催承水受兼的滋外王水欣壓證力押可肉進閱行徹大金幅渡度咬折現(xiàn)減，使枝隧道椅設計掩更趨辜合理銅。因渴此德，的對屋于雕地世下兔水隆位淋較浪高巧的衡深白埋文山架嶺鍵隧擠道余，沖隧襲道找設獵計除時泊通醋常惕采漢取“以堵佛為主決、限增量排陶放”的里防學排下水披原負則釘。第8講舉隧道聰力學踩的特顆殊問夾題—水壓縣力的司計算思問題土類木雅工麗程起學裹院殘隧藏道崗工趣程汗系施娘成驗華實澆現(xiàn)球限曉量敵排裳放河的采一陷種棋方攔式違是替在調隧憶道桶的漂防雕排泊水齒系煌統(tǒng)泡中刪安盆設掘一秀種控伶制名閥墻門。洪當冊水孕壓悶達縣到籍一帽定離值盡時步，所閥先門怠打礦開籃排頃水廟，網(wǎng)當開水甜壓具低跪于擴某描一縣值棉時艦，砌閥任門賽關菜閉就，仰這撒種貪控略制夜排慢水喉系盛統(tǒng)秘在屯廣向州拒地置鐵夫隧昆道己中似曾馳經(jīng)稈使撥用從過雖，道但浩是醒由經(jīng)于仇經(jīng)查常憑開賣閉嘩，針閥說門孩極臂易造損囑壞岔，櫻再南加到上拍水市中抱含甜有撇大蛙量殼泥織砂犧，尿常瞞常都使制閥椒門排堵圣塞豬，康最稿終濾失頃去撥控島制屋排撇水朗功苦能屯，淋并認使韻得釘襯摔砌膨背盒后徑水勉壓漫增刊大留造傍成不襯綿砌爪破迷壞驗。第8講識隧道叫力學盟的特覆殊問傅題—水盡壓淺力篩的此計書算客問環(huán)題二、梁隧道商襯砌牛水壓麻力計恒算理瘋論土嶼木激工歷程旗學盛院軟隧孫道乘工皮程扔系施成沉華另一羞種控皮制排葬放的級方式林主要福針對山絞區(qū)填高吳水朗位南隧帆道，如野巖溶粒富水計區(qū)，光隧道百的設劉計可顫以采這取多柿道防意線、煎層層互設防惕，在琴隧道總襯砌卡外面煌的圍壞巖中心設計狡一定楚厚度諷的注僻漿堵醋水圈教，減綠少流賊向隧鵲道襯鄉(xiāng)豐砌背術后的棍總滲探流量核，再棕在隧亂道襯瘦砌背你后設便置排駛水措預施排困出剩肢余的爆水量財來降籮低外鉤水壓集力。洲在這目種方紋式下抹，初埋期襯烘砌和隸二次駝襯砌將之間聯(lián)加設蘭了防柳水板乖，二埋次襯死砌是低防水昏混凝奴土，技因此拼，地德下水狡荷載逐在圍筑巖和爐注漿敬加固所圈中徹表現(xiàn)思為滲陣流體銅積力不，而陰在二撕次襯可砌上落為邊略界力宿，可走以稱片為襯后砌外果水壓率力。第8講著隧蚊道拔力陵學玩的吃特營殊楊問亦題—水壓慰力的鬼計算有問題二、珠隧道秧襯砌群水壓堡力計像算理測論土盯木薪工習程公學步院景隧煌道刪工屑程緊系施成斑華假定聚圍巖伏為各危向同匙性均夏勻連兔續(xù)介脈質，粥隧道賢為圓叔形，污地下傳水頭懇很高龍，設印為H，兵水叫流族為畫穩(wěn)己定復流微，川其那運噴動濾規(guī)駐律停服躁從D儀a澇r桐c盞y定理口。r侄0為姿襯球砌膝內醬徑足；r1為榮襯裂砌蜘外健徑冠；rg為注析漿圈僑半徑溉；r病2為遠虎場距渠離，割等于H；由唯于襯葉砌厚飄度相勞對于噸地下烏水頭崇較小禽，襯動砌滲阿透力槍可以歷簡化邀為作記用在廚襯砌肺外緣卷的表貴面力拾，該新表面憂力取設該處洞的孔獎隙水喜壓力耀。第8講盟隧道征力學當?shù)奶爻鈫杽h題—水臥壓節(jié)力編的濱計粘算講問版題1讀.限岔量鏈排首放堅下擴的央水暑壓低力或理與論為洽了匪求晴得隧道嘆排水逼量Q和筒襯溫砌爺及仗注昌漿出圈聚外機緣簡的鈔水剛壓殊力，考圣慮隧壯道所猜處的眨地下忘水頭胖很高鍬，水畝流為覽穩(wěn)定漆流，威可根袍據(jù)地踩下水濾動力趟學理泡論，推以無蛋限含望水層蜓中的峽豎井哀為例夠進行邀理論錄分析抖。土凳木耐工剩程俊學遙院織隧篇道臣工席程螺系施酬成調華基角本黎假州定非：（1）隙水蔽層屬均古質斧、路各濕向喂同濱性脖，籮厚役度監(jiān)不逢變脹，查分復布馳面腹積芽很碎大鈔，瓣可僻視服為獵無損限海延侵伸剖；（2）抽潔水前告的地配下水嘆面是守水平傲的，淺并視昏為穩(wěn)鳴定的碗；（3）墊含貍水糾層樣中非的伴水結流找服黎從D厭a捎r喬c鮮y定律驗，并撥在水墻頭下瞎降的保瞬間壇水就虹馬上掉釋放第8講牢隧史道宗力濁學綁的溜特竹殊渡問史題—水壓妹力的膝計算紡問題1察.限泉量磨排釣放裂下盜的印水出壓釀力波理幼論設承綱壓含年水層串中有錄一豎隆井，燭井的佛內半踏徑為r譯0，襯憑砌外棍半徑階為r垃1，由輪于抽鏈水引絕起了降水頭時降落侵，井諷內徑注處水尼頭為h0，外弄半徑題處水筍頭為h1，遠藥場穩(wěn)弄定水探頭在蘭半徑r2處，級為h2；襯舍砌滲寨透系艦數(shù)為k1，糖圍苦巖產(chǎn)滲槳透裁系收數(shù)煩為k2。土木衡工程絕學院識隧道相工程劉系施成抹華水逗流查有客如爺下奧特迷征潤：且（1）水巡壽流為應水平柴徑向智流，賠即流乒線為抓指向紐奉井軸近的徑減向直梢線，起等水蓄頭面只為以不井為莊共軸項的圓滿柱面怎，并周和水濫平斷核面一解致；葛（2）薪通否過據(jù)各互過醋水巾斷刻面逃的扔流遇量績處煩處梢相碧等餐，奧并需等腿于目井待的飼流罪量被。糟因拖此肅可制取A-洗A剖面燙進行瓦分析昆。第8講燦隧鴿道閥力蓄學晨的輔特為殊蝕問悔題—水壓妻力的煎計算說問題1.限拌量嶺排邊放攤下矛的殺水啊壓庫力黑理失論此徑傍向流躺的水芹頭分襲布滿銹足L錘a肆p炮l誦a女c鳥e方蘭程婆，霜轉掃換察成幻玉柱巡壽坐撤標扯形淘式題，牽并宵考成慮中水鳥流擔是滅水靠平惱對窩稱鈔的終，京應左有積分犬可得紙：土頁木肌工攻程園學掩院申隧顆道剖工妥程漂系施帖成探華設Q1為斷棵面A婚-恥A處幕通酒過敞圍婆巖厘的杠流屠量徹，傳即民當r1色<r悔<r摔2時霞，汁有第8講沈隧道捎力學遍的特辣殊問忌題—水壓擁力的辟計算客問題1.限燃量劍排繳放啊下熔的污水丙壓欄力敬理蜘論利丑用始分圾離榆變崖量鉆法養(yǎng)積胃分扭，丑引拿入淚邊烈界置條主件r=修r2囑,h亭=h擔2；r=盡r1霜,h留=h山1同悅理兄，疼斷豈面A閉-葵A處撒通戒過槍襯顧砌向的秘流擠量Q敏2為：土木終工程等學院湖隧道備工程碑系施成簡華因為Q1萌=Q敲2=仆Q，由輝此可因得：第8講毀隧道爭力學匆的特流殊問煌題—水爺壓店力顏的雄計峽算神問抄題1.限量濱排放朝下的龍水壓秋力理進論當井邀內無交內水尚壓時h0弓=0，攝則則并有修：土壩木趨工賞程狗學座院察隧沖道揚工異程膠系施改成痛華由穗于感假鋪定吩圍驅巖偽為網(wǎng)各斗向宴同純性西均納勻招連垮續(xù)捧介鎖質膠，查隧簡道吸為亂圓醬形喝，告地他下耕水索頭攪很型高湖，黎水淘流院為搞穩(wěn)逼定扭流問，貿這睡時腿隧跪道傲的效排施水督量Q和編襯串砌魔外妄水脆壓罷力P完全石可以蹤蝶由上局面求嚼得的h1和Q決低定款。印因狡此頸在速無冰注化漿置情腦況愧下盯，該有第8講淡隧道當力學掩的特哥殊問棟題—水壓謀力的女計算居問題1楊.限量皆排放續(xù)下的舉水壓叉力理趣論土趨木鼻工板程滾學捏院豈隧垂道泛工您程廊系施成躬華在有晉注漿桑圈情炊況下外，令k灰l為襯挎砌滲逆透系父數(shù)；k耐g為注內漿體奸滲透戴系數(shù)叛；k終r為圍繡巖滲丘透系俊數(shù)，密可以顏依照豎上述貨推導禽過程賭建立耗方程第8講蠻隧斤道貿力軋學統(tǒng)的妙特抽殊史問申題—水候壓弦力袋的銳計訂算典問炕題1.限鍋量袖排厚放浸下月的遍水岸壓伐力錄理屆論土木禽工程塑學院每隧道位工程嗎系施曉成霉華由此疏求得炮：第8講昆隧道武力學擴的特淺殊問迅題—水壓握力的謝計算掘問題1問.限量縣排放類下的柏水壓假力理洗論其尖中h1、hg為嬸襯霉砌減和樣注盟漿角加恥固省圈猶外晶的苗水發(fā)頭貓，Pg為注蝦漿加惹固圈欲外水攤壓力澆。土木及工程艷學院咽隧道乳工程勻系施筒成萄華宜查萬劑線缺野漢三嚼關府隧難道養(yǎng)，蔑地嚴層嗓滲宴透賄系撥數(shù)K喬r送=冠0肝.登0寒3酸6偶m云/煌d牽,采嫌用潮單然線16埋0k悶m/做h斷群面峽尺蒜寸批，舒設潮隧汽道鼻為編圓龍形逢，r0轎=4席.8藥9m皇,r叔1=波5.辮6m未,地層葉滲透橡系數(shù)撓與注脂漿圈圓滲透行系數(shù)年之比寫為n。第8講械隧道谷力學胃的特荷殊問慘題—水幟壓肉力喉的冰計缺算受問輔題2.算例土動木忠工貸程拍學完院揭隧雙道屬工境程毒系施滲成披華第8講術隧辟道栗力階學媽的腥特匆殊舒問象題—水壓燃力的哪計算詢問題2.算例（1）仁當車采在取覺排野水禍措悠施賞后桑，摟襯嗽砌事上街水煩壓妙隨涌排籌水命量創(chuàng)的頂增撲加眼而鹿減蹈小姐；（2）注投漿范畢圍越微大，賀注漿奧效果盜越好擺，襯炕砌上您水壓繳越小蜜，注揀漿圈物上的叮水壓憑越大滴，但候是當珠注漿查范圍犁大到砍一定紫程度依后，錦襯砌相上水柔壓隨收注漿談范圍屈的增理大變踐化已驗經(jīng)不讓太明淹顯，少說明粒注漿顏半徑身的選杯取有雨一個板合理膊范圍捆。（3）在忠襯砌瀉滲透束性不懲變的塘情況弄下，誦注漿社范圍檢越大壓、注涉漿效排果越侮好，歸排水犬量可竭以越忍小，肝因此赴注漿浴圈可亡以起異到控價制排表水的桿作用框，給職定了助隧道銷某一耕段的英合理愛排放遵量以蝕后，賄就可悼以確句定注另漿的保范圍單和注細漿水襪平。土扭木稠工場程齊學柜院尖隧地道窯工戰(zhàn)程繳系施駕成友華無窄注吧漿躬圈野時犁襯水砌太水織壓撐折川減哄系承數(shù)容可舊以哭表召示送為杠：第8講臭隧初道欲力時學西的舒特閘殊盟問勝題—水壓振力的噴計算跪問題3.隧趁道姑襯趣砌示水鳴壓在力飛折敵減兄系攔數(shù)有注蒜漿圈令時襯妙砌水餡壓折娃減系足數(shù)可團以表耀示為跑：（1）辨在洲隧位道魔開漠挖膊半蕩徑迷、池襯膀砌僻厚繭度緊一幸定摘的津情武況稼下啄，察無務注覺漿銹圈很時病襯容砌攔水濾壓攻折刮減蘋系游數(shù)殲與義遠間場駛水之頭H（岸這融里r那2秘=嗎H）但以申及魯襯互砌分和賤圍謹巖癢的切相董對紐奉滲紹透折系遣數(shù)柏有頌關銹，（2）有辟注漿張圈時糟襯砌莊水壓鋼折減延系數(shù)增不僅春與遠結場水震頭H（這盡里r2讓=H）免、弄襯奮砌策和劈燕圍惠巖怒的禮相抵對孝滲脾透旅系看數(shù)撕有庭關巨，背還棵與愚注嫩漿嬸半袋徑置以項及扶注千漿庭圈左滲傍透狐系沿數(shù)宵有愁關量。土木精工程血學院菠隧道突工程療系施成蜓華不抓考險慮桐注深漿脅時獸襯摧砌刷水翼壓才折包減巡壽系捏數(shù)焦表第8講良隧道帶力學俱的特扛殊問索題—水壓摧力的勒計算注問題3面.隧乒道揉襯乳砌乒水減壓澆力業(yè)折芬減遞系哭數(shù)當Kl幣/K背r=挨0即脖襯革砌激基桶本訓不聯(lián)透遵水劣時輔，冤襯鵝砌謠上醬水流壓爪不蒸能摧折撿減衣；隨著K治l竟/件K針r的尺增龍加編，錫襯蛛砌色水挖壓互折峽減戒系陪數(shù)芳減威小吉，桑說洞明聞襯愁砌劈燕上角水堡壓奔在見減辭小帝；但當K喜l騰/勞K毯r縮慧=過1時宮，輪并訴不異等襖于0，而研且水栽頭越烈小，悅越大若。由貿于K讓l芬/慰K違r鞋=貼1實際葛上類醒似于謀毛洞座狀況酬，地中下水碑自由莫排放通，作偽用在辯襯砌忌上的準水壓血力不戰(zhàn)為0。遠場水頭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土擺木義工希程扯學池院永隧含道微工惹程銳系施礦成君華有儉注高漿語圈劍存澆在綱時已，剝襯趙砌螺水憶壓皮折組減鋪系虛數(shù)繳表第8講福隧墻道蹄力樣學末的揚特便殊價問箱題—水矛壓壤力揀的傳計吸算榨問打題3芬.隧道從襯砌熟水壓帥力折與減系母數(shù)隨墻著K帳g溉/只K漁r的齊減述小鏈，掏襯盞砌恥水羽壓亡折純減捎系羊數(shù)詢減杯小石，凡說濟明鮮注傭漿穴效養(yǎng)果戴越浙好母，幻玉襯捏砌略水鑄壓窗越蛙小臉。遠場水頭H(m)kg/kr0.00010.0010.010.10.515000.007540.070220.414960.815120.891540.902113000.007550.070280.417160.823690.901800.912622000.007550.070330.418940.830620.910110.921141000.007550.070420.422000.842740.924690.93607500.007550.070510.425100.855220.939740.95149土木玻工程滑學院待隧道托工程累系施成期華第8講蒸隧傍道例力株學零的善特搖殊邪問甲題—問內題改討羨論三、稅問題母討論（1）匯富獅水漸隧脅道抵的惱水機壓爛力趙計葛算留問股題要熊點士：（1）通英常條帝件下樣水壓原力的蒜計算帥方法項；（2）施正工階奴段水剪壓力概的計和算，捆主要輔討論獅隧道鐮施工營工作財面在炮動水掙壓力時（滲聞透力刺）的騾作用睬下的刮穩(wěn)定濾性的吃計算蟲分析蠶；（3）使念用階現(xiàn)段水撇壓力貨的計欲算，差主要辨討論錯壓力品水頭侍如何帆折減歐，作便用在俊隧道仁襯砌皮結構電上的國水壓夜力如逮何計凳算。土腹木雷工貞程填學筆院償隧閣道練工昨程絞系施觀成鉗華（2）隧幫道施吉工的影時空嘉效應喉問題第8講燈隧道短力學束的特憑殊問謎題—問饒題背討午論三頂、饞問源題她討煉論要點叔：（1）什宴么是染時空際效應盤；（2）隧遣道施希工過爪程中父初始牽地應志力釋澡放的掘時間鑰效應蠶和空儀間效誕應，（3）隧印道施仔工工雕作面君對隧欣道初括始應灰力釋縫放過性程的亂影響均；（4）隧坑道施津工過膠程中橫隧道主洞周黃收斂視位移率的時柴空效蘇應。土木困工程飾學院廁隧道楚工程趙系施忍成良華（3）終流任固園耦招合蘇計衛(wèi)算散問殘題第8講陡隧道爪力學枕的特將殊問舉題—問擇題泉討勉論三弓、獻問羊題今討淹論要點脖：（1）關流觀固羽耦度合棕計眨算皆的搞常圈用凈方史法罵；（2）世隧賽道憤結胸構他流廁固告耦接合臟計爹算鳳的明具令體肉流餅程尤；（3）出流貓固環(huán)耦甩合割計嚼算屆的寫發(fā)閉展剪趨父勢冬。土木得工程歐學院濟隧道童工程異系施成矮華（4）軟無弱圍吃巖大造變形惡的力續(xù)學分黃析第8講茅隧道氣力學這的特楚殊問朝題—問題盒討論三、隸問題桃討論要謠點給：（1）川什鑒么居是野軟挪弱目圍仿巖輸；（2）禾軟淋弱卵圍鎖巖教大敢變佩形福的島原茂因朗與磨力鉤學薄機豈制應；（3）軟恢弱圍弦?guī)r大采變形石隧道聰?shù)某５每貪B制措黑施及歐其力葡學機伴制。土律木毫工塌程悟學編院朱隧塑道替工利程橋系施成往華（5）注復遣雜度空昂間鵝隧洞道場結姓構斬的秩計葵算爭問種題第8講按隧道露力學盆的特親殊問池題—問題蛋討論三、礙問題寬討論要點攜：（1）什稠么是蓄軟弱剛圍巖帳；（2）番軟傲弱瞇圍夕巖漏大肺變舊形慰的刷原康因席與騾力吼學耽機沉制喊；（3）軟今弱圍轎巖大萬變形頁隧道咸的常擋用控征制措第施及弟其力龜學機估制。土木非工程孔學院當隧道愿工程恒系施駱成燙華（6）耳隧罪道汽圍便巖榆的辯本幻玉構樹關任系爭和泳屈委服哲準敗則第8講耐隧獵道草力怨學艇的矩特夜殊冤問遠題—問題遍討論三、攀問題烘討論要點依：（1）好什開么車是沃圍遇巖鴨的路本雕構皮關枯系般和欄屈綿服撤準電則狹；（2）隧支道圍阻巖常瓜用的屈本構傘關系今；（3）