[发明专利]一种用于隧道的渗漏水的分析方法和系统

说明书

本发明给出了一种用于隧道的渗漏水的分析方法和系统，包括在隧道内发生渗漏水的区域架设渗漏水收集装置，其中渗漏水收集装置包括拱顶固定板、侧壁固定板和引导膜，引导膜连接拱顶固定板和侧壁固定板用于将渗漏水引导至两侧壁处；利用设置于侧壁固定板上的导流管获取单位时间的渗水量，并分析渗漏水的成分；基于达西定律获取区域的渗透系数Kf；获取水压与单位时间的渗水量的变化关系；基于单位时间的渗水量、渗透系数、水压的变化情况获取隧道发生渗漏水的区域中平行于裂隙方向的应力的变化情况，响应于平行于裂隙方向的应力的变化大于预设阈值，发出安全预警。通过渗漏水的分析可以推测隧道围岩特性及岩体安全等级。

技术领域

本发明涉及隧道的技术领域，尤其是一种用于隧道的渗漏水的分析方法和系统。

背景技术

渗漏水是公路、跨海隧道工程常见病害，隧道渗漏水可能导致混凝土衬砌出现风化、剥蚀情况，且如果渗漏水中含有酸性物质，还可腐蚀衬砌，会降低衬砌结构的承载力；海底隧道(跨海段)的渗漏水中可能含有较高浓度氯离子。在氯离子含量较高的环境中，就会引起钢筋腐蚀，造成混凝土结构破坏，致使混凝土的荷载不满足标准要求，也不能在规定的年限中保持着安全稳定性，增加隧道的风险系数。隧道渗漏水的原因是隧道在修建中破坏了原来地下水系统的平衡，比如破坏地下水的储存点和转移通道，随着隧道开挖和临空面的形成地下水向隧道区域汇集、渗出，造成地下水的重新分配，从而形成新的含水层和地下水转移通道，在隧道修建完成后，积聚的地下水将需要新的通道，水从结构薄弱的地方比如施工缝、变形缝、衬砌裂缝等发生渗漏，形成隧道渗漏水。其原因按形成的因素可分为自然因素导致的渗漏水和人为原因导致的渗漏水。

(一)自然因素导致的渗漏水

开挖隧道对地下水的影响，是隧道发生渗漏水的客观因素。根据水力学和水文地质学原理，地下水从高压水位向低压水位流动，有其固定的流线，由于隧道的开挖，形成临空面的低水压区，改变了围岩的力学特性和地下水泾流路线，使周围地下水向隧道内汇集和积聚，给衬砌及底部渗漏水留下隐患。隧道开挖影响范围的大小与地层的渗透系数、水位高低、过水断面大小有关，此外还受大气降水、隧道进深及隧道周围溶洞、泉眼、水库或江、河、湖泊的影响。

(二)人为因素导致的渗漏水、

设计方面的因素：衬砌的横截面厚度是抗渗防漏的决定性因素，在设计过程中，衬砌的横截面必须拥有足够的厚度，保证其具有较大的荷载。混凝土强度不够，混凝土是衬砌组成的主要材料，除了形变之外，混凝土有可能出现收缩、徐变、开裂等情况，设计中必须考虑混凝土的强度，保证其衬砌体密实、高强度、受力合理，拥有足够的抗形变能力。防排水结构设计不足，某些高速公路隧道项目会忽视防排水结构的设计，是否拥有防排水设置比衬砌渗漏水的后果更严重，设计中要考虑完善防排水设施。

施工方面的因素：隧道开挖使地下水发生了流向及压力改变，隧道周边的地下水集中向隧道方向排泄。施工单位对于开挖时出现的漏点处理不及时、不彻底。不按设计配合比配制防水混凝土，特别是随意加水的现象并不罕见；不按规定浇筑混凝土；未按规定进行混凝土振捣，致使混凝土不密实；拆模时间过早。未按规定的时间养护，造成混凝土裂缝；超挖回填或未回填，坍方过大造成空洞积水；施工缝、变形缝处理时，操作不细；隧道底板是防水最薄弱的部位，施工中经常出现漏洞，主要是基底处理不干净，有残留的泥水，在浇筑时，混凝土不能和地层紧密结合，中间存在泥沙夹层，影响了混凝土的质量，给防水造成了很大的隐患。

在地下工程开挖形成一系列巷道、硐室、隧道的过程中，岩体的破坏和稳定性的下降其实就是岩体内部微裂纹、微缺陷不断发展、贯通并产生新的裂隙，进而最终导致岩体破坏的过程。而岩体作为一类复杂的天然地质体，在对其开挖建设过程中水对岩体力学响应特性及其稳定性影响不容忽视。据统计，90％的岩质边坡的破坏是由于地下水在裂隙中渗流而引起，30％～40％的水电工程大坝失事是由于水的渗流作用所引起。因此，水对工程岩体稳定性影响研究长期以来一直是众多学者关注的重点与热点课题。

发明内容