防水型隧道結(jié)構(gòu)計算模式與設(shè)計方法研究.pdf

1、隨著我國高速鐵路事業(yè)的快速發(fā)展，為使車站盡量靠近城市，出現(xiàn)了較多下穿城市的大斷面鐵路隧道，特別是城市附近有河流、湖泊時，需要修建下穿的水下隧道。如果在隧道施工和運營中，任憑地下水的流失和排放，必將造成城市地面的沉陷、甚至建（構(gòu)）筑物的傾斜破壞等，也將對整個城市的生態(tài)環(huán)境造成重大影響，因此需要修建防水型隧道以減少或避免對城市環(huán)境的破壞。對于防水型隧道，盡管國內(nèi)外有一些相關(guān)研究，但僅限于個案，且目前行業(yè)標準中對防水型隧道幾乎沒有相應(yīng)的規(guī)定和

2、要求?；谝陨媳尘埃菊撐膶Ψ浪退淼赖慕Y(jié)構(gòu)計算模式與設(shè)計方法展開較為深入細致的研究。
　　本論文從研究防水型隧道荷載作用模式入手，以理論分析、數(shù)值模擬計算以及現(xiàn)場測試為研究手段，對防水型隧道的結(jié)構(gòu)承載機理、水土壓力作用模式、地層抗力特征以及結(jié)構(gòu)計算模式進行分析與研究，并通過試驗研究了防水材料的性能指標、施工工藝等，最終形成一套具有理論支撐的基于淺埋礦山法的防水型隧道設(shè)計方法。主要結(jié)論和成果如下:
　　一、提出了基于淺埋礦山

3、法防水型隧道的二次襯砌荷載作用模式。對于石質(zhì)隧道，二次襯砌承受的垂直圍巖壓力按現(xiàn)行《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》計算，Ⅳ、Ⅴ級圍巖地段應(yīng)考慮仰拱基底反力的主動力作用，水平側(cè)壓力系數(shù)建議經(jīng)實測得到或取經(jīng)驗值1.0～1.5，外水壓力按全水頭徑向作用在二次襯砌結(jié)構(gòu)上考慮;對于土質(zhì)隧道，二次襯砌承受的垂直土壓力同樣按現(xiàn)行《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》計算，并考慮仰拱基底反力的主動力作用，水平側(cè)壓力根據(jù)土層的性質(zhì)分別采用水土分算或者水土合算原則，外水壓力根據(jù)地層條件

4、按靜水壓力或水土合算考慮。
　　二、提出了防水型隧道的結(jié)構(gòu)計算模式。通過對防水型隧道三種計算模式的比較分析，得出防水型隧道的合理計算模式，即分別采用全周彈簧模型、全周彈簧+仰拱基底反力模型進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算分析，獲取最終的內(nèi)力包絡(luò)圖，按照最不利工況進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。
　　三、提出了防水型隧道水壓力的作用規(guī)律，得出了防水型隧道的合理設(shè)計方法?；诜浪退淼赖慕Y(jié)構(gòu)計算模式，通過數(shù)值計算及現(xiàn)場試驗，研究了地下水位變化對二次襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力的

5、影響，說明了水位高低對隧道不同部位影響差異較大，應(yīng)采用施工和運營期間可能出現(xiàn)的最高水位和最低水位分別對隧道進行計算，提出了防水型隧道襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法。
　　四、通過室內(nèi)實驗及現(xiàn)場試驗手段，提出了用于防水型隧道的自粘型防水板的主要性能指標并形成了防水型隧道的防水施工技術(shù);引入“皮膚式”防水理念，防水型隧道采用自粘型防水板全環(huán)鋪設(shè)，一道設(shè)防可以勝任較高防水要求。
　　本文提出的防水型隧道荷載作用模式、結(jié)構(gòu)計算模型、結(jié)構(gòu)設(shè)計方法