申请/专利权人：中铁第六勘察设计院集团有限公司

申请日：2024-03-20

公开（公告）日：2024-06-07

公开（公告）号：CN117932213B

主分类号：G06F17/18

分类号：G06F17/18;G01N15/08;G01N1/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.07#授权;2024.05.14#实质审查的生效;2024.04.26#公开

摘要：本发明公开了一种隧洞结构衬砌外水压分析方法，包括以下步骤：步骤一：钻孔取样，分析隧洞各位置透水地层和不透水地层竖向渗透性；步骤二：分析隧洞洞身范围内岩层裂隙数量、走向与隧洞轴向的交叉情况，计算洞身范围贯通裂隙总长度；步骤三：测量隧洞上方透水地层和不透水地层接触面的水压和岩石隧洞洞身计算点位置的水压，并分析透水地层对水压损失的影响力；步骤四：分析透水地层渗透量和隧洞洞身范围岩石贯通裂隙渗流能力；步骤五：根据隧洞设计排水量，结合隧洞上部透水地层、岩层裂隙透水量，计算因排水引起的水压损失，分析隧洞衬砌结构外水压力值。该方法适用性强，易于理解和现场操作，可精确、有效指导富水地层隧洞衬砌结构受力设计。

主权项：1.一种隧洞结构衬砌外水压分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：钻孔取样，按照隧洞走向布置若干地质取样点，分析各取样点隧洞位置从上到下各土层和岩层竖向渗透性，找到透水地层和不透水地层分界面，并分析透水地层平均竖向渗透系数和不透水地层岩石裂隙每延米透水能力；步骤二：根据各取样点样本分析隧洞洞身范围内岩石裂隙数量、走向与隧洞轴向的交叉情况，估算贯通隧洞洞身的裂隙总长度；步骤三：测量各取样点透水地层和不透水地层分界面的水压和岩石隧洞洞身范围内计算点位置的水压，并分析透水地层对水压损失的影响力；步骤四：计算整个隧洞透水地层渗透量和隧洞洞身范围所有岩石贯通裂隙渗流量；整个隧洞透水地层的渗水量Q1的计算公式为：Q1=iy×A××M，其中，iy是透水地层的平均竖向渗透系数，A是隧洞纵向1m范围的投影面积，是透水地层造成的水头折减系数，M为隧洞长度；整个隧洞洞身不透水岩层所有贯通裂隙透水量Q2的计算公式为：Q2=M×L×q2，其中，L为每延米隧洞洞身最大开挖宽度D范围内岩石贯通裂隙长度，q2为各取样点不透水地层裂隙单位长度1m的透水量平均值；步骤五：根据隧洞设计排水能力，结合透水地层、贯通隧洞岩石裂隙补水能力计算因隧洞排水引起的水压损失，分析计算点位置高度的隧洞衬砌结构外水压力值；所述隧洞设计排水能力的计算方式为：隧洞设计排水量Q3根据隧洞泵房数量、泵房大小和既有设备抽排能力确定，若无设计则按照Q3=η×M计算，隧洞自身每延米设计排水能力η可按照η=0.26～0.43m3m·d估算，当隧洞长度大于3km且岩石裂隙发育时，η取最大值，当隧洞长小于0.5km，η取最小值，当隧洞长度在0.5km～3km时η采用内插法取值；通过对比透水地层的渗水量、岩层裂隙透水量、隧洞设计排水量分析隧洞衬砌结构外水压力值，采用如下公式：若Q1＞Q2，则P=P2×（1-Q3Q2），且Q3≤Q2；若Q1＜Q2，则P=P2×（1-Q3Q1），且Q3≤Q1；其中，P为计算点水平高度隧洞衬砌结构外水压力值，P2为计算点位置水压平均值。

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