文档介绍：第卷第期铁道学报. .
年月
文章编号:———
基于流固耦合的水底隧道全断面
注浆力学分析
张志强, 李化云, 何川
西南交通大学土木工程学院,四川成都
摘要:全断面帷幕注浆加固围岩是水底隧道穿越断层破碎带、海底风化槽等高渗透性岩体常采用的辅助工法。
帷幕注浆的主要目的是加固围岩,改善围岩的物理力学性质,降低围岩渗透系数。本文在对注浆加固机理及注
浆参数选取研究的基础上,采用三维有限差分数值模拟手段,基于流固耦合的力学模型研究注浆加固
圈厚度及渗透系数对围岩稳定性、渗流规律、支护结构受力的影响。研究结果表明:水底隧道洞室开挖对初始渗
流场的改变程度及范围与注浆圈渗透系数有直接关系,通过有效注浆不但起到限排堵水的作用,还起到降低地
下水渗透体积力、约束位移的作用。
关键词:水底隧道;注浆加固;参数优化;流固耦合作用
中图分类号: 文献标志码: :./..—...

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随着我国国民经济的发展,对跨江海交通的需高速铁路浏阳河隧道等。水底隧道修建过程中,不
求与日俱增。目前,在建及已建成的水底隧道主要可避免地将遇到断层破碎带、海底风化槽等高渗透
有:厦门东通道隧道、青岛一黄岛海底隧道Ⅲ、武广性岩体,现行铁路隧道设计技术规范规定:通过松
收稿日期:一—;修回日期:——散堆积层或含水不良地层时,应遵守沿隧道周边向
基金项目:国家自然科学基金资助项目;
国家重点基础研究发展计划计划项目; 围岩注浆技术规定。考虑到水底隧道高水压的存
教育部新世纪优秀人才支持计划一—在,目前工程上普遍采用全断面帷幕注浆技术进行
作者简介:张志强一,男,四川荣县人,教授,博士。
: . 施工。因此,研究注浆加固机理及参数优化,对水底
第期基于流固耦合的水底隧道全断面注浆力学分析
隧道的设计、施工具有重要意义。匀、各向同性固体和恒定密度的流体而言,该定律为
一磊一,
注浆加固机理及参数设计
式中,,为渗流矢量,/;为孔隙压力;为孑隙介
全断面帷幕注浆是指沿隧道开挖面及内轮廓线外质的绝对迁移系数张量,/· ;磊为相对迁
一定范围,打设注浆导管,压入注浆材料,待注浆材料移系数,磊一。—,为饱和度;为流体密度,
凝结、硬化后,起到堵塞围岩裂隙,降低围岩的渗透性, /;,:,,是重力矢量的三个分量。
提高围岩的黏结力和内摩擦角,改善围岩的抗剪强度. 平衡方程
作用的一种施工方法。注浆参数主要包括:注浆圈的对于小变形而言,流体平衡可以表述为
厚度、注浆材料的选取、注浆压力的大小、注浆量的确一
定等。
式中,为体积流源强度,/;为孔隙介质单位体积
注浆材料在很大程度上直接影响到堵水防渗和固
的流体体积变化。
结的效果,并关系到压浆工艺、工期及工程费用。选取
动量平衡方程可表述为
注浆材料时,主要应注意浆液的渗人性、流动性、稳定
性等,不同围岩优选的注浆材料见表。注浆压力, 一警
的大小取决于涌水压力、裂隙大小和粗糙程度、浆液的式中,一一为容积密度。和分别
性质和浓度、要求