晉祠泉域地區修建隧道關鍵技術的研究

王成 曾青

1 概述

太原鐵路樞紐西南環線為減少對周邊環境的影響，采取晉祠隧道方案，該隧道經過晉祠泉域保護區，使得鐵路隧道修建更加復雜化，對地下泉水資源的保護、隧道施工方案的選取、安全風險評估的要求越來越高。通過晉祠泉域區修建隧道關鍵技術的研究，提出具體的施工安全措施，對提高設計水平、保證設計質量、強化環境保護意識具有重要的現實意義，同時對國內類似地下工程能起到一定的借鑒作用。

2 工程地質

3 數值模擬

3.1 流動法則

本次計算使用的流動法則為達西定律，單位面積的滲透流量公式如下:

其中，q為單位面積滲透流量;k為滲透系數;i為水力坡降。

達西定律起源于飽和土的滲透分析中，后來推廣到非飽和土的滲透分析上。兩種狀態土的區別是非飽和土的透水系數不是常數，而是間接地隨著孔隙水壓的變化而變化。達西法則也可用下面的公式表示:

其中，v為達西速度水在土壤中流動時，實際平均速度是達西速度除以土的孔隙率。

3.2 基本方程

滲流的基本方程式如下:

其中，H為總水頭;kx為x方向的滲透系數;ky為y方向的滲透系數;kz為z方向的滲透系數;Q為流量;θ為體積含水率;t為時間。

式(3)假定在任意位置、任意時刻微小體積的流入和流出的變化量與體積含水率的變化量相同。簡單地說，x，y，z方向的流量變化與流量之和與體積含水率的變化相同。

3.3 邊界條件

為了方便問題分析，掌握規律，本文按平面應變問題來考慮。……