一种用于岩溶或断层隧道非均衡富水区的排水体系及方法技术

本发明专利技术涉及隧道工程技术领域，尤其涉及一种用于岩溶或断层隧道非均衡富水区的排水体系及方法，隧道的两侧均设有排水沟，每一所述排水沟与对应侧的防排水板通过排水管连通，所述排水沟之间设有引水管，所述引水管用于使隧道两侧的排水沟相互连通，通过设置引水管连通隧道两侧的排水沟，解决了隧道洞身位于非均衡富水构造区，单侧排水沟水量过大会导致水溢出排水沟，汇集在隧道路基上，影响隧道结构的稳定性，以及对隧道内行车安全造成影响的问题。以及对隧道内行车安全造成影响的问题。以及对隧道内行车安全造成影响的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于岩溶或断层隧道非均衡富水区的排水体系及方法


[0001]本专利技术涉及隧道工程
，尤其涉及一种用于岩溶或断层隧道非均衡富水区的排水体系及方法。

技术介绍

[0002]在隧道运营期间，排水不畅容易导致隧道床积水，衬砌承受额外的水压力，不仅会影响隧道结构的稳定性，还容易对隧道内行车安全造成影响，目前隧道围岩地下水排出，主要靠排水沟或中心沟排水，如果隧道洞身地处非均衡富水构造区如岩溶区或断层区，在隧道两侧的排水沟内汇集水量不均，单侧排水沟水量过大会导致水溢出排水沟，溢出排水沟的水汇集在隧道道床上，另外，在隧道某侧布设斜井数量多，斜井涌水量大，同样会产生隧道两侧排水沟水量不均的问题。
[0003]因此，需要提出一种用于岩溶或断层隧道非均衡富水区的排水体系及方法，能够解决单侧排水沟水量过大导致水溢出排水沟，影响隧道结构的稳定性，还容易对隧道内行车安全造成影响的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：针对隧道洞身位于非均衡富水构造区，单侧排水沟水量过大会导致水溢出排水沟，汇集在隧道路基上，影响隧道结构的稳定性，以及对隧道内行车安全造成影响的问题，提供一种用于岩溶或断层隧道非均衡富水区的排水体系及方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种用于岩溶或断层隧道非均衡富水区的排水体系，在隧道的两侧均设有排水沟，每一所述排水沟与对应侧的防排水板通过排水管连通，所述排水沟之间设有引水管，所述引水管用于使隧道两侧的排水沟相互连通。r/>[0007]每一所述排水沟与对应侧的防排水板通过排水管连通，在隧道两侧的排水沟之间设置连通的引水管，在非均衡富水区，当隧道一侧排水沟内的水量多于另一侧排水沟的水量时，在水压作用下，水能够沿引水管从水量多的排水沟进入水量少的排水沟内，从而避免水在水量多的排水沟内溢出进入隧道内，通过设置引水管连通隧道两侧的排水沟，解决了隧道洞身位于非均衡富水构造区，单侧排水沟水量过大会导致水溢出排水沟，汇集在隧道路基上，影响隧道结构的稳定性，以及对隧道内行车安全造成影响的问题。
[0008]优先的，所述排水管包括纵向水管和若干横向水管，所述横向水管沿所述纵向水管的延伸方向布置，所述纵向水管与所述防排水板连通，每一所述横向水管均与所述排水沟连通。沿纵向水管的延伸方向间隔3m～5m设置一根横向水管，每一横向水管的一端与纵向水管连通，另一端与排水沟连通，纵向水管与所述防排水板连通，隧道内的防排水板上的渗透水，通过纵向水管，沿横向水管，最后进入排水沟内，实现对隧道内渗透水的及时排放，避免排水不畅容易导致隧道床积水。
[0009]优选的，沿所述排水沟延伸方向平行设置有若干引水管。在非均衡富水区内，通过
沿排水沟的延伸方向平行设置若干引水管，能够将水量多的排水沟内的水引入水量少的排水沟内，从而有效避免水在排水沟内溢出。
[0010]优选的，相邻的所述引水管之间的间距相等。
[0011]优选的，所有所述引水管均布置于同一水平面内。
[0012]优选的，所述引水管与竖直面的夹角α的范围为30
°
～60
°
。
[0013]优选的，所述引水管的两端分别与相对应的所述排水沟侧壁的底部连通。
[0014]一种用于岩溶或断层隧道非均衡富水区的方法，所述引水管为正方形管，正方形管(31)流量的表达式为：
[0015]q＝(|b1‑
b2|
×
K1×
K1/s)
×
0.5；
[0016]其中，b1为隧道(1)一侧排水沟的深度，单位为m；b2为隧道另一侧排水沟的深度，单位为m；c为正方形管(31)的周长，单位为m，表达式为：c＝4L，其中，L为正方形管(31)的边长；r为正方形管(31)水力半径，单位为m，表达式为：r＝L
×
L/c；K1为流量系数，K1＝L
×
L/n
×
r
2/3
；s为正方形管(31)长度，s＝w/cosα，单位为m，其中，w为隧道(1)两侧排水沟(2)的距离，α为正方形管(31)与水平向夹角。
[0017]一种用于岩溶或断层隧道非均衡富水区的方法，所述引水管为圆形管，圆形管流量的表达式为：
[0018]q＝(|b1‑
b2|
×
K2×
K2/s)
×
0.5；
[0019]其中，b1为隧道(1)一侧排水沟(2)的深度，单位为m；b2为隧道(1)另一侧排水沟(2)的深度，单位为m；c为圆形管的周长，表达式为：c＝2πR，其中，R为圆形管(32)半径；r为圆形管(32)水力半径，表达式为：r＝πR
×
R/c，单位为m；K2为流量系数，表达式为：K2＝L
×
L/n
×
r
2/3
；s为圆形管(32)的长度，单位为m，表达式为：s＝w/cosα，其中，w为隧道(1)两侧排水沟(2)之间的距离，α为圆形管(32)与竖直面的夹角。
[0020]优选的，第i段上引水管(3)之间的纵向间距为Di(m)的表达式为：
[0021]其中，隧道(1)划分为i个区段，第i个区段长度为Ti，单位为m；；每个区段中隧道左侧涌水量A
i1
，单位为m3/s；右侧涌水量为A
i2
，单位为m3/s；第i段上左侧斜井涌水量为B
m
，单位为m3/s；第i段上右侧斜井涌水量为B
n
，单位为m3/s；
[0022]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术一种用于岩溶或断层隧道非均衡富水区的排水体系及方法，每一所述排水沟与对应侧的防排水板通过排水管连通，在隧道两侧的排水沟之间设置连通的引水管，在非均衡富水区，当隧道一侧排水沟内的水量多于另一侧排水沟的水量时，在水压作用下，水能够沿引水管从水量多的排水沟进入水量少的排水沟内，从而避免水在水量多的排水沟内溢出进入隧道内，通过设置引水管连通隧道两侧的排水沟，解决了隧道洞身位于非均衡富水构造区，单侧排水沟水量过大会导致水溢出排水沟，汇集在隧道路基上，影响隧道结构的稳定性，以及对隧道内行车安全造成影响的问题。
[0023]通过排水计算方法确定引水管的间距参数，既可以保证两侧排水沟均衡排水避免隧道内积水，又可以节约施工成本，能够解决引水管设置过多施工成本大，还容易引起隧道底部结构开裂的问题。
[0024]本申请其他实施方式的有益效果是：
[0025]1.在非均衡富水区内，通过沿排水沟的延伸方向等间距平行设置若干引水管，能够将水量多的排水沟内的水引入水量少的排水沟内，从而有效避免水在排水沟内溢出进入隧道内。
[0026]2.排水管包括纵向水管和若干横向水管，所述横向水管沿所述纵向水管的延伸方向布置，所述纵向水管与所述防排水板连通，每一所述横向水管均与所述排水沟连通，沿纵向水管的延伸方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于岩溶或断层隧道非均衡富水区的排水体系，在隧道(1)的两侧均设有排水沟(2)，每一所述排水沟(2)与对应侧的防排水板(5)通过排水管(7)连通，其特征在于：所述排水沟(2)之间设有引水管(3)，所述引水管(3)用于使隧道(1)两侧的排水沟(2)相互连通。2.根据权利要求1所述的一种用于岩溶或断层隧道非均衡富水区的排水体系，其特征在于：所述排水管(7)包括纵向水管(7a)和若干横向水管(7b)，所述横向水管(7b)沿所述纵向水管(7a)的延伸方向布置，所述纵向水管(7a)与所述防排水板(5)连通，每一所述横向水管(7b)均与所述排水沟(2)连通。3.根据权利要求1所述的一种用于岩溶或断层隧道非均衡富水区的排水体系，其特征在于：沿所述排水沟(2)延伸方向平行设置有若干引水管(3)。4.根据权利要求3所述的一种用于岩溶或断层隧道非均衡富水区的排水体系，其特征在于：相邻的所述引水管(3)之间的间距相等。5.根据权利要求4所述的一种用于岩溶或断层隧道非均衡富水区的排水体系，其特征在于：所有所述引水管(3)均布置于同一水平面内。6.根据权利要求5所述的一种用于岩溶或断层隧道非均衡富水区的排水体系，其特征在于：所述引水管(3)与竖直面的夹角α的范围为30
°
～60
°
。7.根据权利要求6所述的一种用于岩溶或断层隧道非均衡富水区的排水体系，其特征在于：所述引水管(3)的两端分别与相对应的所述排水沟(2)侧壁的底部连通。8.一种用于岩溶或断层隧道非均衡富水区的方法，采用如权利要求1所述一种用于岩溶或断层隧道非均衡富水区的排水体系，其特征在于：所述引水管(3)为正方形管(31)，所述正方形管(31)流量的表达式为：q＝(|b1‑
b2|
×
K1×
K1/s)
×
0.5；其中，b1为隧道(1)一侧排水沟的深度，单位为m；b2为隧道另一侧排水沟的深度，单位为m；c为正方形管(31)的周长，单位为m，表达式为：c＝4L，其中，L为正...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢毅，范雲鹤，陶伟明，秦小林，匡亮，张永平，余刚，曹彧，赵万强，周羽哲，郑长青，谭永杰，刘金松，陈勇，邓子军，龙游昊，汤印，汪辉武，任小川，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：