一种高压隧洞固结灌浆的优化设计方法技术

本发明专利技术提出了一种考虑非达西流态的高压隧洞固结灌浆的优化设计方法，该优化设计方法包括固结灌浆设计目标确定、固结灌浆设计参数确定、固结灌浆初步设计、设计方案评估、设计参数多因素敏感性分析和最优设计方案确定六个步骤。设计目标应包括控制高压隧洞内水外渗和非达西流动发展、防止渗透侵蚀和水力劈裂破坏发生、降低固结灌浆施工成本等内容；设计参数应能表征灌浆压力、灌浆深度、灌浆质量标准等特征；初步设计应考虑工程要求、地质条件、设计规范和工程经验；最终优化设计方案需实现性能和成本之间的平衡。本发明专利技术考虑了隧洞围岩潜在的非达西流动，确定了明确的方法步骤和合理的优化设计依据，相较过去相关方法，优化设计结果更为准确，优化过程更为合理，且优化设计方法步骤明确，易被应用于工程实践，为工程上高压隧洞固结灌浆提供了一种经济高效的优化设计方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于隧洞工程灌浆设计领域，具体是指一种考虑非达西流态的高压输水隧洞固结灌浆的优化设计方法。

技术介绍

1、当隧洞采用钢筋混凝土衬砌时，在高内水压力作用下，隧洞围岩面临严峻的内水外渗、渗透破坏和水力劈裂等安全风险。固结灌浆是高压输水隧洞最经济有效的防渗手段，但其优化设计的理论、方法和评价指标体系均不够成熟。

2、对于钢筋混凝土衬砌高压隧洞，在高内水压力作用下，衬砌将不可避免发生开裂，使内水压力直接作用在围岩上，这将导致四方面的不利后果：一是内水外渗，造成渗漏损失；二是围岩中的薄弱部位，如断层或节理裂隙发生冲刷破坏，产生渗透失稳问题；三是围岩发生水力劈裂，导致裂隙扩展或扩展，裂隙网络的连通性和渗透性急剧增大；四是围岩(尤其是断层和裂隙网络)中的渗流偏离达西流态，呈现显著的非达西渗流流态特征。因此，高压隧洞围岩的固结灌浆设计，不仅要求能够对内水外渗量、围岩渗透稳定性和水力劈裂破坏风险进行有效控制，也要求能够对围岩中的非达西流态进行有效的控制。长期以来，高压隧洞固结灌浆设计都是以达西渗流理论为基础的，这要么导致围岩的内水外渗量计算不准确，要么本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高压隧洞固结灌浆的优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高压隧洞固结灌浆的优化设计方法，其特征在于，所述步骤(1)中，设计目标包括：隧洞渗漏量被控制到可接受水平、未经处理区域中不出现显著的非达西效应、未经处理的断层带不发生渗透侵蚀破坏、裂隙围岩不发生水力劈裂破坏、尽可能降低施工成本；

3.根据权利要求2所述的高压隧洞固结灌浆的优化设计方法，其特征在于，所述步骤(1)中，设计目标通过设计目标集E表达如下：

4.根据权利要求1所述的高压隧洞固结灌浆的优化设计方法，其特征在于，所述步骤(2)中，设计参数用于表征灌浆压力、灌...

【技术特征摘要】

1.一种高压隧洞固结灌浆的优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高压隧洞固结灌浆的优化设计方法，其特征在于，所述步骤(1)中，设计目标包括：隧洞渗漏量被控制到可接受水平、未经处理区域中不出现显著的非达西效应、未经处理的断层带不发生渗透侵蚀破坏、裂隙围岩不发生水力劈裂破坏、尽可能降低施工成本；

3.根据权利要求2所述的高压隧洞固结灌浆的优化设计方法，其特征在于，所述步骤(1)中，设计目标通过设计目标集e表达如下：

4.根据权利要求1所述的高压隧洞固结灌浆的优化设计方法，其特征在于，所述步骤(2)中，设计参数用于表征灌浆压力、灌浆深度和灌浆质量标准的特征，包括裂隙围岩处灌浆深度dr、断层处灌浆深度df和被灌浆区域渗透系数kg。

5.根据权利要求4所述的高压隧洞固结灌浆的优化设计方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述设计参数通过设计参数集s表达如下：

6.根据权利要求1所述的高压隧洞固结灌浆的优化设计方法，其特征在于，所述步骤(3)中，初步设计包括以下步骤：...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈益峰，何金刚，雷万钧，胡冉，杨志兵，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：