內水滲透作用下不襯砌隧洞圍巖穩定分析

摘 要：為了滿足當下不襯砌隧洞圍巖工作環節的優化，進行內水滲透作用下的分析是非常必要的。這需要我們應用一系列的原則進行計算，確保不同等級的隧道圍巖等級的優化，從而確保其數值模型的不同尺寸范圍，確保其洞內水頭變化情況的有效模擬，在上述應用環節中，我們也要進行數值模擬模塊的應用，實現對其變形情況及其圍巖滲流場情況的深入分析，從而確保不襯砌隧洞圍巖日常工作的穩定性，實現相關的襯砌工程程序的正常開展。

關鍵詞：滲透；存在問題；隧洞；問題解決；穩定性

1 關于有壓引水隧洞最小覆蓋厚度應用準則的分析

為了滿足當下工作的開展，進行有壓引水隧洞巖體覆蓋厚度模塊的應用是非常必要的，這涉及到一系列的應用準則，比如抗抬原則、圍巖應力場應力原則等。通過對不同的經驗準則模塊的應用，可以滿足當下工作的各個需要。在抗抬準則應用過程中，其通過對洞身的垂直揚壓力的分析，以實現當下不襯砌隧洞圍巖的穩定性。這也需要我們遵循相關的應用準則，比如挪威準則，進行谷坡的節理面開裂情況的避免，從而避免其產生上抬的情況。在應用過程中，為了確保日常工作的安全性，要進行突出地形的及時削平。當然，為了現實工作的需要，進行地應力因素的考慮也是非常必要的，從而提升其應用安全性。

在水力劈裂準則應用過程中，我們要針對完整巖體透水性情況，展開隧洞開挖環節的優化，從而滿足其壓力水的應用需要，進行裂縫拉應力的控制，以滿足水力劈裂原則的應用需要。在日常工作模塊中，我們要根據其有壓引水隧洞圍巖的具體性質，進行有壓引水隧洞最小覆蓋厚度的控制。并且所研究的典型洞段上部覆蓋的巖體表面較為平坦，在進行內水壓力作用下最小覆蓋厚度的確定時，考慮采用抗抬準則的公式。隧洞運行期間，最大內水壓力水頭為20m，為使所得結果不失一般性，在各個埋深下，均采用20m內水水頭進行抗抬比較。

2 關于有壓內水滲流場及其圍巖穩定性方案的優化

2.1 為了滿足當下工作的需要，進行隧道圍巖巖石化學穩定性的假設是非常必要的，從而確保巖石充水之后物理力學性質的保持，確保其不同的巖體結構的優化，進行其滲透性的控制。通過對內部滲流場應用情況的分析，進行巖體內各個部分的滲透孔隙水壓力變化規律的探究，實現滲流場特性的深入剖析，確保隧洞圍巖的穩定狀態的分析。當然，受到其 有壓引水隧洞襯砌環節的影響，其在壓力內水作用下的顯示效果也是不同的。當隧洞施加了襯砌，在充水運行過程中，壓力內水直接作用在襯砌結構上，進而通過襯砌再間接的把力作用在圍巖上。此時內水壓力對圍巖所產生的影響效果，與襯砌本身的抗滲性能密切相關。若襯砌本身滲透系數很小，比圍巖的滲透系數低了幾個數量級，則壓力內水很難通過襯砌再滲透到圍巖中去，水壓力直接以面力的形式作用在襯砌的內表面上，再通過襯砌的變形把這種力作用在圍巖的表面。

在工作模塊中，如果襯砌環節不具備良好的抗滲性能，其就會在壓力內水影響下，進行圍巖內部滲流場的形成，這就影響了壓力內水對于圍巖的作用，比如滲透力作用。在該種作用模塊應用下，即使襯砌的滲透系數發生了變化，襯砌的穩定性依然能夠得到控制，以實現對內水壓力及其圍巖變形作用等的成熟，從而確保工程施工的整體模塊的開展， 實現其綜合運行效益的提升。而對于不襯砌的有壓引水隧洞來說，壓力內水是直接作用在圍巖表面上的，在圍巖內形成了滲流場，以體力形式直接影響著圍巖的穩定。此時的研究重點為圍巖，或者說是圍巖中水的滲流場之于應力場的作用效果。因此，有壓內水在隧洞有無襯砌時的作用機理不同，使得我們所采取的研究方法也應有所不同。

2.2 為了實現內水外滲對于洞室圍巖具體影響情況的分析，我們需要進行FLAC程序的應用，從而確保不同工況環節下Fish，引水隧洞狀況的分析。在模型建立環節中，我們要進行水頭的內水作用穩定，確保其不同隧洞邊界位置的壓力內水作用的優化，從而滿足當下工作的需要。這需要在模擬的命令流中加入編寫的 函數，以實現洞周水頭壓力作用的不斷變化；在模型的建立過程中，需固定洞周的水頭壓力，并從實際出發，假設模型邊界處的水頭壓力為零。在不考慮地下水作用的情況下，隧洞充水運行期間的滲流場分布如圖1中所示。

從兩個圖片中，我們可以看到圍巖內部水頭壓力的變化情況。一般來說，洞頂朝上方向的變化速度更快，其頂部巖體承受的滲透力是比較大的，也是變形破壞比較嚴重的區域。在正常工作過程中，受到洞內壓力內水作用的影響，不同洞室周邊位置的水頭壓力是不同的。并且隨著作用于洞室的位置不同，所產生的影響也不盡相同，從圖中可以看出，無論對哪級圍巖來說，其拱部及拱腳等范圍內的巖體都是受內水壓力影響最大的地方。

在工程應用模塊中，我們可以發現內水壓力對于圍巖的破壞程度是有限的，這種影響隨著隧道埋深情況的變化而變化。在不同級別的圍巖狀況下，其埋深程度不同，內水作用下的破壞情況也不同。這需要我們進行不同埋深程度的圍巖狀況分析，從而滿足當下工作的需要。Ⅲ級圍巖內的隧洞洞頂以上區域的巖體還會被內水所產生的頂托力抬起，當埋深處于15m左右時，所產生的破壞僅限于拱腳部位了；由于模型在計算過程中考慮了水對巖體的軟化作用效果，所以其得出的最小覆蓋厚度要大于上抬準則所確定的值。

3 結束語

通過對該文有壓引水隧洞斷面襯砌與否的條件分析，以進行引水隧洞充水運行期間受內水作用影響狀況的探討，從而有利于現實工作難題的解決。

參考文獻

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