岩土力学 2017, 38(12) 3427-3435 DOI:   10.16285/j.rsm.2017.12.005  ISSN: 1000-7598 CN: 42-1199/O3

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注浆
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渗漏
孔隙水压力
相对渗透系数
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注浆对盾构隧道渗漏引起的孔隙水压力变化的影响
张冬梅1, 2,冉龙洲3,闫静雅4,杨天亮2
1. 同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室,上海 200092;2. 上海市地质调查研究院 国土资源部地面沉降监测与防治重点实验室,上海 201204;3. 天津市市政工程设计研究院,天津 300051;4. 上海地铁维护保障有限公司,上海 200070
摘要: 接缝和注浆孔是运营隧道渗漏水的主要通道,渗漏水引起孔隙水压力下降,引发隧道和地层的附加沉降。为了控制隧道渗漏水,工程上经常采用注浆进行处理,而作为控制隧道沉降的同步注浆和二次注浆也认为是盾构隧道防水的第1道防线。然而,目前注浆对隧道渗漏水的影响规律和机制不明确,为研究注浆对隧道渗漏水的影响,首先通过室内试验得到不同类型注浆体的渗透特性,试验发现无论惰性浆液还是可硬性浆液,其渗透特性在凝固初期都随时间和固结压力逐渐减小,最终,惰性浆液的渗透系数大于可硬性浆液,因此,可硬性浆液对隧道渗漏水有一定的控制效果;提出了隧道渗漏引发的土体孔隙水压力变化计算方法,该方法能综合考虑土体-注浆层-管片的共同作用;揭示了注浆对隧道渗漏水的影响规律,注浆对渗漏水的影响取决于注浆体和管片的相对渗透系数;提出了能够反映注浆体和管片对孔隙水压力变化影响的评价指标。研究发现,注浆能减小隧道渗漏引起的地层孔隙水压力的下降,但其影响程度受到隧道管片与土体相对渗透系数的影响。
关键词 注浆   盾构隧道   渗漏   孔隙水压力   相对渗透系数  
Effect of grouting on tunnel leakage-induced pore pressure change in saturated soft soils
ZHANG Dong-mei1, 2 , RAN Long-zhou3, YAN Jing-ya4, YANG Tian-liang2
1. Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. Key Laboratory of Land Subsidence Monitoring and Prevention of Ministry of Land and Resources of China, Shanghai Institute of Geological Survey, Shanghai 201204, China. 3. Tianjin Municipal Engineering Design & Research Institute, Tianjin 300051, China; 4. Maintenance Management of Shanghai Metro Co., Ltd., Shanghai 200070, China
Abstract: Tunnel leakage happens very often through shield tunnel joints and grouting holes. It can induce the pore pressure decrease around the tunnel and then result in tunnel and ground settlements. In tunnel engineering, Grouting is usually used to prevent tunnel leakage. What’s more, the synchronous grouting is considered to be the first barrier of tunnel leakage. To investigate the effect of grouting on tunnel leakage, the permeability of inert and cement grouting is firstly studied using laboratory tests. The experimental results show that the permeability of both inert and cement grouting decreases with time and consolidation pressure at the early ages of grouting. The stable permeability of inert grouting is higher than that of the cement grouting. Thus, the cement grouting rather than the inert grouting can be used to prevent tunnel leakage. Then, the predicting method of tunnel leakage-induced pore pressure decrease is suggested considering the effect of grouting and tunnel lining. The calculations results show that the cement grouting can reduce the tunnel leakage-induced pore pressure decrease. Furthermore, the effect of grouting on tunnel leakage-induced pore pressure change depends on the permeability of tunnel lining. Finally, a dimensionless parameter RP is proposed to describe the relationship of tunnel leakage-induced pore pressure change and the permeability of grouting and tunnel lining. The results show that the grouting can reduce the decrease of leakage-induced water pressure, while, the effect of grouting on tunnel leakage depends on the relative permeability of tunnel lining and surrounding soils.
Keywords: grouting   shield tunnel   leakage   pore pressure   relative permeability  
收稿日期 2016-01-18 修回日期  网络版发布日期  
DOI: 10.16285/j.rsm.2017.12.005
基金项目:

国家自然科学基金(No.51478344,No.41772295);国土资源部地面沉降监测与防治重点实验室开放基金(No.KLLSMP201501)。

通讯作者:
作者简介: 张冬梅,女,1975年生,博士,教授,博士生导师,主要从事软土盾构隧道结构安全方面的研究工作。
作者Email: dmzhang@tongji.edu.cn

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