矿山法城市隧道渗流场研究：注浆圈对水压力影响

本次室内渗流模型试验主要研究隧道施工期(非扰动开挖状态)和运营期水压力的变化特征,仍选取深圳某大型地下立交工程莲塘山地区NXK2+980附近为原型,其工程背景见5.2节所述,试验采用施工及运营期隧道渗流模型试验系统(见图4.12),相似材料配比见表5.1。

水压力测点集中于拱顶、拱肩、拱腰、拱脚及拱底5个特征部位。运营期测点分布在二衬和注浆圈背后,施工期(非扰动开挖状态)测量初衬和注浆圈背后特征点的水压力,监测断面均为A—H断面,其相对位置如图5.25所示。

图5.25　测点布置图

考虑本次试验拟研究非扰动开挖期和运营期,不同渗透系数的注浆圈对围岩-支护体系水压力的影响。采用自制模具制作不同渗透系数的注浆圈,环间接缝涂抹高标号防水水泥连接,如图5.26所示。试验拟对3种渗透系数的注浆圈进行研究,经过相似材料配比,各工况注浆圈渗透系数见表5.4。

图5.26　注浆圈研制与安装

表5.4　试验工况

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注:炭渣粒径≤2 mm。

本次试验步骤如下(见图5.27):

图5.27　试验过程照片

①安装反滤层形成稳定工作区,将围岩相似材料按不同压实度分层铺设到渗流模型箱中,环刀取样检测其渗透系数,在围岩四周铺设一层50 mm厚碎石层,以形成均匀渗流场,并加快试验渗流速度。

②在预定特征点位安置水压力计,调试数据采集系统,对水压力计数值进行校准和调零,打开双层法兰盘安装预制好的注浆圈、初衬、二衬等隧道结构进行运营期模拟。

③关闭双层法兰盘和模型箱顶盖,用防水密封胶封堵有机玻璃板上的出线口,调节移动式循环水箱装置,以保证模型箱中试验水头的稳定。

④试验中通过数据采集系统实时读取水压力值、时间、排(涌)水量等数据,从预留观察孔中置入高清摄像头,记录渗流演变过程,停止供水后打开双层法兰盘,更换预制注浆圈。

⑤模拟隧道施工期时,回填渗流模型箱一侧的围岩,将掌子面隔土板临时固结于模型箱中部,并连接反滤层,封闭后侧双层法兰盘。