李彦民

1 计算目的

通过理论计算,分析随着时间的推移引起的地下水位变化情况,为进行地下水位改变后围岩对隧道结构影响的分析提供依据。

2 计算程序及计算内容

采用大型岩土工程有限元分析软件PLAXIS系列的2DFLOW渗流模块进行分析。用6节点的三角形单元对连续的土体进行离散化,模拟复杂工程地质条件下的渗流情况,模拟随着时间的推移地下水孔隙水压力和水位的变化。

3 计算模型建立及结果分析

3.1 研究对象

隧道排水条件下,地下水位随之降低,此处选取隧道某处断面为研究对象,该断面隧道埋深为96 m,原地下水位距隧顶为21 m。

3.2 基本假定

1)土层各向同性;2)地下水渗流符合达西定律;3)假定隧道衬砌为完全不透水材料;4)为了模拟实际工程中的降水措施,在隧道两侧设置了2个排水管,其排水量是根据现场实测数据而来。

3.3 几何模型及边界

根据降水影响半径确定渗流计算的几何模型及边界。边界左侧为(-100;-7.65)～(-100;130),右侧边界为(200;-7.65)～(200;130)。

模型几何尺寸:高×宽=137.65 m×300 m。

根据隧道纵断面图可以得到土层分布及隧道布置。

计算几何模型和网格剖分见图1,图2。

3.4 土层粒径级配和材料参数

根据试验报告,围岩范围内土层为粘质黄土(Q2)。其孔隙比e=0.67,有效粒径 d10=0.001 9 mm,限制粒径 d60=0.019 mm,不均匀系数粒径级配见表1。

3.5 渗透系数

计算中渗透系数的确定,主要根据地勘报告和经验估算法,并认为kx=ky。

1)根据隧道地勘报告,推荐值为:

2)根据HAZEN提出的用有效粒径 d10估算的经验公式,可得:

3)根据 U.Smoltczyk在《Grundbau-Taschenbuch》中的推荐,结合土层性质和粒径级配,利用土的不均匀系数,进行内插确定。……