【摘要】：水下隧道開挖后,滲流作用對圍巖穩(wěn)定性將產生嚴重影響。目前的理論解或數值解在考慮滲流作用時和實際的滲流作用存在較大差異;而且在分析過程中,滲流分析的區(qū)域為整個半平面,這不僅增大了計算工作量,而且較遠處的滲流作用對圍巖并不會產生較大影響。因此,針對水下隧道圍巖的非線性滲流和計算流域界限問題,應用簡單有效的數學方法推導隧道圍巖中滲透力解析表達式,并應用解析方法研究隧道半徑和埋深對滲流作用的影響;通過解析解與數值解的比較分析,解析解和數值解吻合得很好,證明本文所用數學方法的合理性;最后利用解析表達式對計算流域界限進行研究,提出確定計算流域界限的理論方法,研究結果既滿足滲流計算要求,又可減少滲流計算工作量。
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圖片說明： ]的研究方法。這與工程實際情況不符；而且目前所有的研究都是將滲流范圍考慮到全流域，，這不僅增加了計算工作量，而且計算結果對滲流作用無明顯影響。因此，有必要對圍巖中非線性滲流特征和計算流域界限進行研究。因此，本文從參數分析要求和工程實際出發(fā)，應用解析方法推導了圍巖中非線性滲透力的計算公式，并分析了各參數的相互影響，如隧道半徑和埋深對水力梯度的影響，同時提出了確定計算流域界限的新方法，為分析滲流對圍巖穩(wěn)定性的影響提供理論參考。2滲流分析模型的建立本文所采用的共形投影方法是將如圖1所示的半平面投影成如圖2所示的區(qū)域，這種方法有利于處理邊界條件，使得求解過程比較簡單，并且能方便地確定出計算流域界限。所采用的投影函數如下式所示：2222(1)i(1)()(1)i(1)zhzzh(1)式(1)的特點是具有保圓性、保交叉比及保對稱性。解析模型如圖1所示，為了簡化分析過程中的難度，現給出如下假設：(1)介質假設為均值各向同性，即圍巖中任意一點的滲透率在各個方向都是相等的。(2)AB軸代表地層表面；H為地表總水頭值；沿隧道開挖邊界，總水頭ah為常數；這種假設簡化了解析解的推導過程。根據共形投影法則，原始xy平面上的半平面可以投影為平面的圓環(huán)平面，如圖2所示。圖1具有圓形洞室的半平面Fig.1Halfplaneoftunnelcross-section圖2共形投影平面Fig.2Conformalmapofhalfplaneoftunnelcross-sectionah
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圖片說明： 實際情況不符；而且目前所有的研究都是將滲流范圍考慮到全流域，這不僅增加了計算工作量，而且計算結果對滲流作用無明顯影響。因此，有必要對圍巖中非線性滲流特征和計算流域界限進行研究。因此，本文從參數分析要求和工程實際出發(fā)，應用解析方法推導了圍巖中非線性滲透力的計算公式，并分析了各參數的相互影響，如隧道半徑和埋深對水力梯度的影響，同時提出了確定計算流域界限的新方法，為分析滲流對圍巖穩(wěn)定性的影響提供理論參考。2滲流分析模型的建立本文所采用的共形投影方法是將如圖1所示的半平面投影成如圖2所示的區(qū)域，這種方法有利于處理邊界條件，使得求解過程比較簡單，并且能方便地確定出計算流域界限。所采用的投影函數如下式所示：2222(1)i(1)()(1)i(1)zhzzh(1)式(1)的特點是具有保圓性、保交叉比及保對稱性。解析模型如圖1所示，為了簡化分析過程中的難度，現給出如下假設：(1)介質假設為均值各向同性，即圍巖中任意一點的滲透率在各個方向都是相等的。(2)AB軸代表地層表面；H為地表總水頭值；沿隧道開挖邊界，總水頭ah為常數；這種假設簡化了解析解的推導過程。根據共形投影法則，原始xy平面上的半平面可以投影為平面的圓環(huán)平面，如圖2所示。圖1具有圓形洞室的半平面Fig.1Halfplaneoftunnelcross-section圖2共形投影平面Fig.2Conformalmapofhalfplaneoftunnelcross-sectionah
【作者單位】： 重慶交通大學國際學院;重慶大學土木工程學院;重慶交通大學土木建筑學院;
【基金】：重慶市博士后特別資助項目(Xm2014093) 高等學校博士學科點專項科研資助項目(20120191110039) 重慶市自然科學基金計劃資助項目(cstc2013jcyj A30005)
【分類號】：U459.5

【參考文獻】

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【共引文獻】

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【二級參考文獻】

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本文編號：2515042