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隧道建设(中英文) ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (6): 1142-1153.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2025.06.009
张宁, 李振嵩, 张浩然, 张小平, 李宁新
Analytical Solution of Tunnel Seepage Field Under Environment of Rock Mass Characteristic Stratification
ZHANG Ning, LI Zhensong, ZHANG Haoran, ZHANG Xiaoping, LI Ningxin
摘要: 为弥补当前镜像法、井流理论法和保角变换法等隧洞渗流场求解方法仅适用于单一地质结构的不足,以地下水动力学和复势函数理论为基础,将岩体特征分层环境下的隧洞渗流分解为岩体层状垂直单向渗流场、隧洞围岩径向渗流场和衬砌径向渗流场3个部分; 在此基础上,分别求解各个部分的控制方程。然后,根据各个区域的边界条件推导考虑岩体特征分层环境下隧洞渗流场的解析解,并针对某工程实例应用数值模拟验证解析解的正确性。最后,利用该解析解研究岩体特征分层环境下各层的层厚、渗透系数对隧洞渗流量、衬砌外水压力的影响。研究结果表明: 对于隧洞上覆岩层呈上层强渗透性、下层弱渗透性的特征,隧洞所处的弱渗透性岩层的厚度和渗透系数对隧洞渗流量和衬砌外水压力起着关键的控制作用,产生这一现象的原因是隧洞所处的岩层渗透系数小,相对整个岩体来说为相对抗水层,相对抗水层的厚度和渗透系数的变化更容易影响隧洞渗流量和外水压力。