隧道拱顶渗漏稳态渗流场的解析研究

余俊，李东凯 (中南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410075) 

摘  要：针对隧道运营中发生拱顶渗漏且无泥沙涌入的稳态渗流情况，结合保角变换法和分离变量法推导出隧道 拱顶渗漏稳态渗流场的显式解析解. 应用 PLAXIS 有限元软件建立数值模型，从渗流场分布、衬砌水压力两方面 验证所得解的正确性，通过与现有解析解、数值解、试验结果的渗流量对比来验证所得解的准确性. 进行参数分 析，探究隧道埋深、渗漏宽度对衬砌水压力和渗流量的影响规律. 结果表明，衬砌水压力在以渗漏位置为中 心±60°范围内明显降低；随着隧道埋深的增大，衬砌最大水压力减小，渗流量先减小后增大，且渗流量最小值对 应的隧道埋深随着地表水头的增大而增大；随着渗漏宽度的增大，衬砌最大水压力减小，渗流量增大，当渗漏宽 度大于 0.05 m 时，渗漏宽度变化对水压力和渗流量的影响较小；在渗漏宽度较小时进行渗漏控制的效果明显. 

关键词： 隧道拱顶；渗漏水；保角变换；分离变量法；渗流场解析研究；水压；渗流量

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