排水管堵塞引起的高铁隧道结构变形与渗流场特征模拟试验研究

作     者：李林毅 阳军生 高超 王树英 王子建 相懋龙 LI Lin-yi;YANG Jun-sheng;GAO Chao;WANG Shu-ying;WANG Zi-jian;XIANG Mao-long

作者机构：中南大学土木工程学院湖南长沙410075 

出 版 物：《岩土工程学报》 (Chinese Journal of Geotechnical Engineering)

年 卷 期：2021年第43卷第4期

页      面：715-724页

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：高铁联合基金项目(U1934211) 国家自然科学基金项目(51878669) 新疆维吾尔自治区重大科技专项(2018A03003) 中央高校基本科研业务费专项资助项目(2019zzts291) 

主　　题：排水管堵塞 高铁隧道 仰拱隆起 渗流场 模拟试验 3D打印技术 

摘      要：基于3D打印技术构建了高铁隧道结构及排水系统设施精细模型,提出了切实可行的隧道堵管模拟方法及模拟装置,依托典型病害案例开展了堵管病害相似模型模拟试验,探讨了在不同堵管条件、不同地层水头下隧道渗流场(隧道排水量、结构外水压力)及结构位移量的变化规律特征。研究结果表明:随堵塞程度加深,隧道排水量呈现先慢后快型下降趋势,具体为排水管堵塞率为50%前隧道排水量下降幅度较小,而堵塞率达50%后隧道排水量骤减直至不排水;底部结构隆起位移存在隧底内轨外轨的量值关系,且随堵塞程度加深隆起位移呈现先慢后快型增长趋势;受排水减少影响,堵管后结构外水压力逐步由隧底最大,拱顶、拱腰次之,墙脚最小的扇贝型分布转为静水压型分布;至全堵条件下地层水头40 m时试验位移结果与现场病害特征吻合良好,验证了上述模拟方法的可行性与有效性。研究成果以期为富水隧道堵管防治及类似病害评价提供借鉴与指导作用。