【摘要】：庫(kù)尉輸水隧洞前段位于庫(kù)魯克山北側(cè)傾斜礫質(zhì)平原區(qū),地下水位埋深較淺(最淺處僅為1.4 m),且遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)洞頂,給設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)了巨大的困難和挑戰(zhàn)。在深入分析水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上,采用大型有限差分軟件FLAC3D對(duì)3個(gè)典型斷面進(jìn)行了流固耦合分析。研究表明,地下水對(duì)隧洞受力及變形特性影響顯著,耦合條件下低液限粉土洞段拱頂變形約為不考慮滲流影響時(shí)的5.6倍,且與實(shí)測(cè)值更為接近;不同圍巖類(lèi)型和水文地質(zhì)條件下各洞段的變形差異較大,耦合條件下低液限粉土洞段的拱頂變形為90 mm、而粉土夾砂和粉細(xì)砂夾礫石洞段的變形分別為36 mm和26 mm;耦合條件下各典型斷面支護(hù)結(jié)構(gòu)受力均超過(guò)了素噴混凝土的設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度(1.1 MPa),需盡快施做二次襯砌。以上研究成果可為本工程及類(lèi)似工程的設(shè)計(jì)與施工提供參考。
【圖文】：

?輸水線(xiàn)路由引水閘(樁號(hào)0+077)始，由北向南橫穿近東西走向的庫(kù)魯克低山區(qū)，，至庫(kù)爾勒市工業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)白鷺河首端北側(cè)蓄水池(樁號(hào)13+700)止，全長(zhǎng)13．7km，沿線(xiàn)地形地貌為博湖-塔什店斷陷盆地、庫(kù)魯克山北麓傾斜礫質(zhì)平原區(qū)、庫(kù)魯克構(gòu)造侵蝕低山區(qū)、庫(kù)魯克山南麓傾斜礫質(zhì)平原區(qū)。其中，輸水隧洞長(zhǎng)9．8km，隧洞進(jìn)口段洞身(樁號(hào)0+750～4+085段，簡(jiǎn)稱(chēng)土質(zhì)洞段)分布有第四系中更新統(tǒng)洪積物(Q2pl)，巖性為第四系含土碎石、含礫砂層及低液粉(粘)土層，含土碎石膠結(jié)差，鉆孔巖芯呈散體狀，地下水位均在設(shè)計(jì)洞頂10m以上(如圖1)，受地下水影響，該段成洞條件極差。圖1庫(kù)尉隧洞土質(zhì)洞段水文地質(zhì)條件Fig．1HydrogeologicalconditionofKuyutunnel土質(zhì)洞段設(shè)計(jì)斷面形式為馬蹄形，隧洞跨度4．10m，高跨比接近于1．0。采用上下臺(tái)階法進(jìn)行開(kāi)挖，臺(tái)階長(zhǎng)度為0．8～2．0m。隧道初期支護(hù)參數(shù):15cm厚C20噴射混凝土;直徑鐖6mm，間距12cm×12cm的鋼筋網(wǎng)片;鐖20mm系統(tǒng)錨桿，長(zhǎng)1．5m，梅花形布置，環(huán)向間距0．8m。其中1+130～2+200洞身段采用縱向間距0．8～1．0m的格柵拱架，而2+200～4+085洞身段采用I14鋼拱架(如圖2)。2流固耦合分析原理FLAC3D基本的流體滲流模型提供了滲透各向同性和各向異性的流體傳導(dǎo)，以及在滲流區(qū)內(nèi)模擬不可滲透材料的流體滲流的空模型，不同區(qū)域可以采用不同的滲流模型以及材料特性。該軟件不僅可以模擬流體的變形，同時(shí)可以模擬飽和材料的壓縮性，因此能夠較好地模擬富水巖土材料的耦合特性。FLAC3D模擬巖土材料的流固耦合機(jī)理時(shí)將其視為多孔介質(zhì)，且流體在孔隙介質(zhì)中的流動(dòng)滿(mǎn)足2017年第2期劉乃飛，等:庫(kù)尉輸水工程富水土質(zhì)洞段的流固耦合分析403

圖2土質(zhì)洞段支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖Fig．2Supportstructuresofsoiltunnel達(dá)西定律，巖土材料的壓縮性符合Biot方程。FLAC3D流固耦合分析的控制方程如下［14］。2．1平衡方程對(duì)于小變形問(wèn)題，流體質(zhì)點(diǎn)平衡方程為:－qi，i+qv=

本文編號(hào)：2562604