渗流场-隧洞结构 稳定分析 - 河海大学VIP免费

AFreesamplebackgroundfromwww.powerpointbackgrounds.comSlide1渗流场影响下的渗流场影响下的隧洞结构隧洞结构稳定分析稳定分析杜小凯杜小凯河海河海大学大学20062006年年55月月AFreesamplebackgroundfromwww.powerpointbackgrounds.comSlide211工作背景工作背景水工隧洞设计规范存在以下一些问题水工隧洞设计规范存在以下一些问题围岩弹性抗力取值隧洞设计方法协调问题水压在衬砌外缘的分布衬砌和钢筋内力的计算支护抗力计算公式修正隧洞设计方法协调问题问题AFreesamplebackgroundfromwww.powerpointbackgrounds.comSlide3以索风营工程为依托，针对上述隧洞设以索风营工程为依托，针对上述隧洞设计存在的问题计存在的问题，首先对隧洞内水外渗、，首先对隧洞内水外渗、渗流场进行了研究。渗流场进行了研究。22裂隙岩体渗流场裂隙岩体渗流场裂隙岩体渗流的模型等效连续介质模型裂隙网络模型双重介质模型2.1经典模型AFreesamplebackgroundfromwww.powerpointbackgrounds.comSlide4等等效效连连续续介介质质模模型型双双重重介介质质网网络络裂裂隙隙应用孔隙介质渗透理论、操作性好应用孔隙介质渗透理论、操作性好不是所有的裂隙岩体可以等效不是所有的裂隙岩体可以等效REVREV、等效水力参数难确定、等效水力参数难确定不能很好刻画裂隙渗透特性不能很好刻画裂隙渗透特性大规模裂隙分布稀疏、大规模裂隙分布稀疏、研究区域看为非连续介质研究区域看为非连续介质明确全部有效裂隙的集合参数明确全部有效裂隙的集合参数假设两个重叠的连续假设两个重叠的连续系统，裂隙网络、岩系统，裂隙网络、岩块系统块系统物质交换系数难以物质交换系数难以确定，影响拟真性确定，影响拟真性AFreesamplebackgroundfromwww.powerpointbackgrounds.comSlide5模型说明：模型说明：等效连续介质模型应用较广；裂隙网络模型等效连续介质模型应用较广；裂隙网络模型、双重介质模型，需要详尽的地质勘测资料、双重介质模型，需要详尽的地质勘测资料如：各裂隙的分布情况、产状等，较难应用如：各裂隙的分布情况、产状等，较难应用。。2.22.2采用的模型：采用的模型：分区同时考虑结构面和岩块的渗透，将较大分区同时考虑结构面和岩块的渗透，将较大结构面按准平面连续介质模型考虑（结构面按准平面连续介质模型考虑（双向渗双向渗透透），微细裂隙和岩块按等效连续介质模型），微细裂隙和岩块按等效连续介质模型处理。处理。AFreesamplebackgroundfromwww.powerpointbackgrounds.comSlide62.32.3控制方程（稳态）控制方程（稳态）0xyHHkkxxyy12(,),cos,cos,xyHxyxylHHknxknyqlxy在上在上岩块部分AFreesamplebackgroundfromwww.powerpointbackgrounds.comSlide7结构面部分cossinsincosxxyy0xyHHkkxxyy12(,),cos,cos,xyHxyxylHHknxknyqlxy在上在上AFreesamplebackgroundfromwww.powerpointbackgrounds.comSlide82.42.4算例算例图2算例模型洞径为10m、衬砌厚1m，外边界取为30倍的洞径，设衬砌有两条缝隙，恰和外部两组结构面（六条）中的两条相交，且两组结构面分别与x轴方向（逆时针）成60°、300°，结构面宽1m、间距80m，内边界水头100m,外边界水头0m。岩块渗透系数为1E-7m/s（各向同性），结构面的渗透系数取为（1E-4m/s顺结构面方向、垂直结构面方向取为1E-7m/s），衬砌渗透系数取为1E-10m/s。如右图所示：AFreesamplebackgroundfromwww.powerpointbackgrounds.comSlide92.52.5算例结果算例结果图3水头分布fig3Thedistributionofwaterhead0708090对整个区域用四节点等参元剖分，采用商用软件GeoStudio(SEEP/W)进行了计算。水头分布如图3所示，由于结构面渗透系数较大，岩块渗透系数很小。结构面为主要渗水通道，故结构面附近水头梯度变化较小，整个水头变化向四周渐进变化至0水头，图中的黑箭头很好地刻画了结构面的渗透特性。AFr...