有关堆积体地层隧道围岩注浆效果水-力耦合分析

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1、第３５卷第４期世界科技研究与发展Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．４２０１３年８月４８８－４９０页ＷＯＲＬＤＳＣＩＴＥＣＨＲ＆ＤＡｕｇ．２０１３ｐｐ．４８８－４９０堆积体地层隧道围岩注浆效果水－力耦合分析１，２，１，２１１靳晓光史保涛蒋德群崔炳伟（１．重庆大学土木工程学院，重庆４０００４５；２．山地城镇建设与新技术教育部重点实验室（重庆大学），重庆４０００４５）摘要：根据饱和非饱和渗流理论，结合公路隧道工程实例，通过渗透力与应力耦合的三维有限元模拟，分析了注浆层厚度、围岩与注浆层渗透系数比对堆积体地层隧道涌水量以及对围岩和支护结构的影响。分析结果表

2、明：①注浆层厚度对涌水量影响较小，注浆层渗透系数对涌水量影响很大，控制注浆层渗透系数在１０Ｅ－９ｍ／ｓ以下可以有效地满足隧道施工和安全运营的需要；②水－力耦合效应使围岩应力、位移、塑性区范围及支护结构应力增大，注浆对其具有明显的改善作用。关键词：隧道；渗透系数；注浆；水－力耦合中图分类号：Ｕ４５２文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－６０５５．２０１３．０４．０１３ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＷａｔｅｒｆｏｒｃｅＣｏｕｐｌｉｎｇｏｆＧｒｏｕｔｉｎｇＥｆｆｅｃｔｆｏｒＴｕｎｎｅｌＳｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇＲｏｃｋｉｎＡｃｃｕ

3、ｍｕｌａｔｉｏｎＢｏｄｙＬａｙｅｒＪＩＮＸｉａｏｇｕａｎｇ１，２ＳＨＩＢａｏｔａｏ，１，２ＪＩＡＮＧＤｅｑｕｎ１ＣＵＩＢｉｎｇｗｅｉ１（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４５；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＮｅｗＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＣｉｔｉｅｓｉｎＭｏｕｎｔａｉｎＡｒｅａ（ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ），ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４５）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄ

4、ｉｎｇｔｏｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｓａｔｕｒａｔｅｄｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｓｅｅｐａｇｅ，ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｅｘａｍｐｌｅｏｆｈｉｇｈｗａｙｔｕｎｎｅｌ，ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅ３ｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎａｎｄｓｔｒｅｓｓｃｏｕｐｌｉｎｇ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｇｒｏｕｔｉｎｇｌａｙｅｒｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｔｈｅｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｒａｔｉｏｏｆｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋａｎｄｇｒｏｕｔｉｎｇｌａｙｅｒｏｎｔｈｅｓｔａｉｎｅ

5、ｄｓｔｒａｔａｔｕｎｎｅｌｓｕｒｇｅｗａｔｅｒａｍｏｕｎｔａｎｄｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋａｎｄｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔ，①ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｇｒｏｕｔｉｎｇｌａｙｅｒｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｎｔｈｅｓｕｒｇｅｗａｔｅｒａｍｏｕｎｔｉｓｍｏｒｅｔｈａｎｔｈｅｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｒａｔｉｏｉｎｇｒｏｕｔｉｎｇｌａｙｅｒ，ｗｈｉｃｈｍｅａｎｓｔｈａｔｔｈｅｔｕｎｎｅｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｓｅｃｕｒｉｔｙｏｐｅｒａｔｉｏ

6、ｎｎｅｅｄｓｃａｎｂｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓａｔｉｓｆｉｅｄｂｙｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｉｎｇｒｏｕｔｉｎｇｌａｙｅｒ１．０Ｅ－９ｍ／ｓｂｅｌｏｗ；②ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｓｔｒｅｓｓ，ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙａｒｅａａｎｄｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｃｒｅａｓｅｗｉｔｈｔｈｅｗａｔｅｒｆｏｒｃｅｃｏｕｐｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｇｒｏｕｔｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ；ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔ

7、ｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ｇｒｏｕｔｉｎｇ；ｗａｔｅｒｆｏｒｃｅｃｏｕｐｌｉｎｇ合、考虑水－力耦合、考虑水－力耦合和注浆３种情况下的１引言围岩位移、应力和支护结构受力情况进行对比分析，为堆积堆积体地层渗透系数较大，在隧道的施工过程中，常常体地层隧道围岩注浆设计和安全施工提供依据。会遇到由于降雨而引起的地下水问题，如处理不当，往往引２饱和非饱和渗流的基本理论起隧道塌方、涌水等事故。国内外一些学者采用流固耦合的［１６］方法对此问题展开了研究，对节理、裂隙岩体进行了流固非饱和土由固、液、气组成的多孔连续介质，在渗流时，耦合分析。对隧道的水－力

8、耦合分析，主要集中在地下水位同时存在气相和液相运动，而且相互之间产生较大的影响，以下的隧道，（如海底隧道、越江隧道、深埋山岭隧道等），但还与固体的应力应变的变化有关。达西定律同时