王志杰，王 宁，何晟亚

(1.西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室; 2.西南交通大学土木工程学院，成都 610031)

基于Biot固结方程研究地下水位对隧道防水型衬砌的内力影响

王志杰1，2，王 宁1，2，何晟亚1，2

(1.西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室; 2.西南交通大学土木工程学院，成都 610031)

地下水位是影响隧道防水型衬砌力学行为的一个重要因素。为了研究地下水位变化对防水型衬砌的影响，基于Biot固结方程考虑17种不同地下水位的工况。利用FLAC3D有限差分法数值模拟，采用均匀连续各向同性渗流模型，得到不同工况下隧道衬砌结构的内力。通过分析衬砌在不同水位下产生的内力，总结地下水位变化对隧道防水型衬砌受力的影响规律。计算结果表明：地下水位在大于隧道半径3倍以上的范围，拱顶、拱肩与拱墙的轴力不随地下水位变化；在地下水位变化的时候，拱顶为最不利位置，拱墙为安全位置。

地下水位；圆形隧道；防水型衬砌；Biot固结方程

1 概述

随着路网向山区的拓展，线路标准的提升，特别是高速铁路和高速公路大规模的修建，需要修建大量的“深”、“长”、“大”山岭隧道及江、河、海底隧道。在山岭隧道的修建过程中，经常会遇到地质条件复杂的地层，有时必须穿越高水压富水地区。在这种情况下，防排水设计就显得尤为重要。在隧道防排水设计中，首先要确定隧道防排水衬砌的类型。目前一般是把隧道衬砌分为防水型衬砌和排水型衬砌两大类。两者的区别是防水型考虑隧道承受水压的作用，而排水型衬砌不考虑承受水压的作用。……