限排抗水压隧道注浆帷幕耐久性研究

来源 :同济大学土木工程学院 同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:arksh
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抗水压隧道往往位于高水压地区,地下水水压有时会高达数个兆帕到十几个兆帕,严重威胁隧道设计、施工和运营。对于抗水压隧道,常采用对围岩进行预注浆,依靠浆液和围岩联合作用形成注浆帷幕来抵抗大部分水压力,由于影响注浆帷幕的因素较多,注浆帷幕在使用年限内的防水效果将直接影响隧道结构的安全,因此有必要对注浆帷幕耐久性进行研究。 目前对于隧道工程耐久性问题,主要集中在隧道结构以及混凝土结构耐久性研究方面,而对注浆帷幕耐久性的研究较少。本文以雅砻江锦屏二级水电站引水洞及交通辅助洞为工程背景,通过现场调研、分析耐久性影响因素、研制试验装置、设计试验方案、采用BP神经网络工具等手段建立注浆帷幕耐久性评价模型,主要工作如下: (1)注浆帷幕耐久性影响因素全分析 基于隧道结构耐久性、混凝土耐久性和大坝帷幕耐久性的研究现状与成果,通过工程现场调研,确定了限排抗水压隧道注浆帷幕耐久性的影响因素:断裂构造、岩体工程地质特性、注浆材料及注浆工艺、地下水,并以此建立了注浆帷幕耐久性主要影响因素体系。 (2)注浆帷幕耐久性试验装置研制 研制了一套同时考虑轴压、围压、渗透水压、水化学、温度共同作用下,注浆帷幕耐久性的试验装置,装置由试样容器、加载系统、温控系统、量测系统以及附属系统组成:试样容器为对试件进行耐久性试验的压力容器;加载系统可对试验施加轴压、围压与渗透水压;温控系统可对压力容器温度进行控制;量测系统包括流量计、压力传感器、压力控制器、温度传感器、温度控制器;附属系统包括气源、必要的阀门管道等;该装置是本文的创新点之一,目前还未见有实现类似功能的试验装置。 (3)注浆帷幕耐久性试验方案设计 试验目的主要通过控制试验条件,获取各影响因素对注浆帷幕耐久性的影响,为后续建立耐久性评价模型提供原始数据。设计了针对三类试样的试验:现场试样、注浆体试样、注浆胶合试样;基于正交分析方法,分别改变渗透水压、离子浓度、温度条件及流量,研究不同因素对上述三类试样渗透性能的影响,据此反映各因素对注浆帷幕耐久性的影响。该试验方案的设计是本文的又一创新,能够考虑实际工程中的各因素对注浆帷幕耐久性的影响。 (4)基于BP神经网络的注浆帷幕耐久性评价模型的建立 通过试验数据,可利用BP神经网络数学工具对试验数据进行整理分析,建立关于注浆帷幕耐久性的评判和预测模型。模型输入层分别为:进口水压力P1、离子浓度(SO42—、CO32—或Ca2+)、温度T以及流量Q,输出层为渗透系数K,传递系数采用对数S型函数,经过反复训练样本数据,可建立限排抗水压隧道注浆帷幕耐久性的评价模型,以期为类似工程服务。
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