水下隧道衬砌内部渗流边界对涌水量影响研究

摘要

为了明晰衬砌内部渗流边界条件对水下隧道涌水量的影响,建立水下衬砌隧道渗流计算模型,推导了衬砌内部渗流边界为等水头条件下的隧道涌水量解析公式,并与零水压条件下的公式进行了对比。结合数值模拟方法,通过算例对比了不同衬砌内渗流边界条件下涌水量的差异,并分析了埋深、水深和渗透系数比变化的影响。结果表明:解析解差异由待定常数和衬砌内水头决定;当埋深半径比和渗透系数比均较小时,零水压和等水头条件下的涌水量存在较明显差异,该差异随着埋深半径比、水深半径比和渗透系数比增大而减小;对于不同渗透系数比,水深对涌水量影响基本不变。最后,基于算例数据拟合分析,提出了零水压半解析解,并与零水压数值解对比验证了其可靠性。