隧道复合式衬砌排水垫层的排水泄压能力研究

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1、国内图书分类号：U454密级：公开国际图书分类号：624西南交通大学研究生学位论文隧道复合式衬砌排水垫层的排水泄压能力研究年级2015级姓名李彬申请学位级别工程硕士专业建筑与土木工程指导老师蒋雅君副教授二零一八年五月ClassifiedIndex:U454U.D.C:624SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONABILITYOFDRAINAGECUSHIONINTUNNELCOMPOSITELININGGrade:2015Candidate:

2、LIBinAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ArchitecturalandCivilEngineeringSupervisor:A/Prof.JIANGYajunMay,2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或

3、扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书；2．不保密□，使用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：通过微观结构观测试验，得到了短纤针刺土工布的横截面孔隙分布特征，并修正了其孔隙率的理论计算值；结合排水材料渗透性能测试原理及排水垫层在隧道中的工作环境，研制了新型测试设备及测试方法，得到了短纤针刺土工布在点源进水条件下的水平渗透系数、流量系数等水平

4、排水性能参数，与排水网垫的相关性能指标进行了对比；通过数值模拟，将短纤针刺土工布的水平排水性能参数在隧道工程中的排水泄压能力进行了计算，分析对比了不同规格排水垫层材料条件下二衬的水压力分布特征。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学

5、位论文第II页摘要随着越来越多运营隧道暴露出渗水、涌水问题，隧道排水体系的排水能力越来越受到专家学者们的关注。在设计阶段对排水系统排水能力的确定主要依靠经验类方法。排水体系中占比最大的是排水垫层，目前在复合式衬砌中排水垫层使用的材料主要是土工布，本文通过试验研究了土工布的排水泄压性能，主要研究成果如下：（1）通过微观结构试验观测了短纤针刺土工布横截面的纤维结构分布情况，对其横截面孔隙率的理论计算值进行了修正。建立了横截面的微观结构模型，并进行了流体力学计算。（2）根据点源进水条件，研制了新型测试设备，通过渗流试验

6、测试排水垫层的水平排水性能，提出了以流量系数作为一个衡量排水性能的参数。排水网垫的流量系数要远大于土工布。500g/m2土工布的流量系数明显小于300g/m2、400g/m2土工布。（3）结合流体力学公式推导出了新型测试方法的渗透系数，渗透系数受侧向压力影响较大，在侧向压力较小时，500g/m2土工布的渗透系数明显小于300g/m2、400g/m2，在侧向压力较大时，渗透系数差距较小，且500g/m2土工布的渗透系数大于400g/m2土工布。发现了土工布排水性能存在各向异性现象。（4）通过数值模拟，采用FLAC3

7、D进行流固耦合计算，对采用不同排水垫层材料条件下，二衬承受的水压力进行了比较。比较发现，在高水头深埋隧道中，400g/m2土工布对水压的折减效果明显小于其他试样。故在隧道排水系统设计过程中，对排水垫层的选择应充分考虑使用环境，以多个指标进行合理选取。关键词：隧道工程；衬砌水压力；排水垫层；水平渗透系数西南交通大学硕士研究生学位论文第III页AbstractWithmoreandmoreproblemsofwaterseepageorgushingemergent,thedrainabilityofdrainage

8、systemintunnelcatchestunnelprofessors’eyes.Empiricalmethodisthemainwaytoevaluatethecapabilityofdrainagesystemindesignphase.Drainagecushionisthelargestpartofthedrainagesystem,atpresent,the