申请/专利权人：山东大学;中铁十四局集团第三工程有限公司;山东高速集团有限公司

申请日：2023-06-26

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN116776440B

主分类号：G06F30/13

分类号：G06F30/13;G06F17/11;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2024.03.29#专利申请权的转移;2023.10.10#实质审查的生效;2023.09.19#公开

摘要：本发明公开了一种富水地层单层衬砌水压力计算方法及系统，包括：确定隧道断面所在水压分布状况；确定隧道所在水头高度和渗透系数；确定隧道各结构初期支护外径、防水层外径、二次衬砌内径、二次衬砌外径；确定隧道各结构渗透系数和水头高度；针对单层衬砌结构特点进行渗流连续方程公式推导，进行拉普拉斯坐标化简计算；根据达西定律得到单层衬砌渗水量以及初期支护、防水层、二次衬砌背后水头，根据容重计算分别得到各自的孔隙水压力，外水压力折减系数，根据渗水量计算突水系数。本发明阐明了单层防水衬砌结构在水压下的力学性能，能够准确得知富水地层单层衬砌背后水压大小，为单层衬砌结构安全设计提供参考，减少隧道渗漏和受水压破坏的风险。

主权项：1.一种富水地层单层衬砌水压力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获得隧道断面水压分布状况；S2：基于所述隧道断面水压分布状况，获得隧道外水头高度、初期支护外径、二次衬砌外径、防水层外径、二次衬砌内径以及隧道各结构对应的水头和渗透系数；S3：基于所述隧道外水头高度、所述初期支护外径、所述二次衬砌外径、所述防水层外径、所述二次衬砌内径以及所述隧道各结构对应的水头和渗透系数，建立恒定外水头的轴对称简化计算模型，基于所述恒定外水头的轴对称简化计算模型，以隧道轴线方向为z轴方向，隧道半径方向为r轴方向，进行拉普拉斯变换化简计算；S4：基于拉普拉斯变换化简计算后的所述恒定外水头的轴对称简化计算模型，根据达西定律获得单层衬砌渗水量、初期支护背后水头压力、防水层背后水头压力以及二次衬砌背后水头压力，根据容重计算获得初期支护背后水头压力折减系数、防水层背后水头压力折减系数以及二次衬砌背后水头压力折减系数，根据渗水量获得突水系数；所述S4中，获得所述二次衬砌背后水头压力的方法包括： 其中，H为远场水力势，k1为二次衬砌渗透系数，k2为防水层渗透系数，k3为初期支护渗透系数，k4为围岩渗透系数，r0为二次衬砌内径，r1为二次衬砌外径，r2为防水层外径，r3为初期支护外径，γ为水的容重。

全文数据：

权利要求：

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