降雨条件下纵向排水管堵塞状态隧道衬砌力学性能试验研究

罗丁未; 杨健; 汪波; 钱王苹; 熊文威

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20240815005

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降雨条件下纵向排水管堵塞状态隧道衬砌力学性能试验研究

更新时间：2026-04-08

- 降雨条件下纵向排水管堵塞状态隧道衬砌力学性能试验研究
- Experimental investigation on the mechanical properties of tunnel lining with the blocked longitudinal drainage pipe under rainfall conditions
- 防灾减灾工程学报 2026年页码：1-10
- 作者机构：
  
  1.西南交通大学极端环境岩土和隧道工程智能建养全国重点实验室，四川成都 610031
  2.浙江景文高速公路有限公司，浙江杭州 310024
  3.中国矿业大学力学与土木工程学院，江苏徐州 221116.
- 作者简介：
  
  罗丁未（2001-），男，硕士研究生，主要从事隧道工程方面研究。E-mail: dingweiluo2001@163.com
  汪波（1976-），男，博士，教授，博导，主要从事隧道与地下工程方面研究。E-mail: ahbowang@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(52208395;U2468217);浙江省交通运输厅科技计划项目(2021051);甘肃省科技重点研发计划(22YF11GA307)
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20240815005
  中图分类号： U45
- 收稿：2024-08-15，
  
  修回：2024-12-04，
  
  网络首发：2026-04-08，
- 稿件说明：
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罗丁未, 杨健, 汪波, 等. 降雨条件下纵向排水管堵塞状态隧道衬砌力学性能试验研究[J/OL]. 防灾减灾工程学报, 2026,1-10.

LUO Dingwei, YANG Jian, WANG Bo, et al. Experimental investigation on the mechanical properties of tunnel lining with the blocked longitudinal drainage pipe under rainfall conditions[J/OL]. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering, 2026, 1-10.
罗丁未, 杨健, 汪波, 等. 降雨条件下纵向排水管堵塞状态隧道衬砌力学性能试验研究[J/OL]. 防灾减灾工程学报, 2026,1-10. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20240815005.

LUO Dingwei, YANG Jian, WANG Bo, et al. Experimental investigation on the mechanical properties of tunnel lining with the blocked longitudinal drainage pipe under rainfall conditions[J/OL]. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering, 2026, 1-10. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20240815005.

摘要

为了探明降雨条件与纵向排水管堵塞对岩溶隧道衬砌结构安全的影响，以浙江临建高速公路虎溪台隧道作为依托工程，采用室内物理模型试验方法对岩溶隧道在不同水头高度、纵向排水管不同堵塞程度时隧道衬砌力学性能进行研究，并进行不同降雨季节现场监测分析。研究结果表明：（1）溶腔水位下降速度随水头升高基本呈线性增长，但水头超过50cm后，增长速度减缓，隧道排水能力不能完全满足要求；（2）隧道排水量随水头升高而不断增大，其增长速度逐渐增加，且在达80cm水头后速度明显增大；（3）衬砌背后水压力与衬砌结构压应力均随水头升高而不断增大，且增长速度在超过50cm水头后显著增加，其增长率分别达到77.2%和39%；（4）排水管堵塞程度越大，衬砌背后水压力和衬砌结构压应力随水头高度的变化越敏感；相比纵向排水管低堵塞条件，完全堵塞时其水压和应力增长速率分别提高了27.6%和60.9%。该研究成果可为强降雨条件下岩溶隧道衬砌结构安全评估提供理论依据。

Abstract

To investigated the impact of rainfall conditions and longitudinal drain blockage on the lining structure safety of karst tunnels

the Hu-Xi-Tai Tunnel of Zhejiang Lin-Jian Expressway was used as a supporting engineering

the mechanical properties of the tunnel lining structure under different water head heights and longitudinal drain blockage degrees were investigated adopted by indoor physical model experimental methods

and the field monitoring analysis was carried out in different rainfall seasons. The results illustrate that: (1) The decline rate of the water level in the karst cavity increases almost linearly with the increase of water head height. However

when the water head exceeds 50cm

the increase rate slows down

indicating that the drainage capacity of the tunnel is insufficient. (2) The drainage volume continuously increases with the increase of water head height

and the increase rate gradually accelerates

particularly after reaching a water head of 80cm. (3) The water pressure behind the lining and the pressure stress of the lining structure both continuously increase with the increase of the water head height. Moreover

the growth rate significantly accelerates after surpassing a water head height of 50cm

with increases of 77.2% and 39% respectively. (4) The greater the degree of drainage pipe blockage

the more sensitive the change of water pressure behind lining and pressure stress of lining structure with the water head height. Compared to low blockage conditions of longitudinal pipe

the water pressure and pressure stress growth rates increase by 27.6% and 60.9% respectively when the longitudinal pipe is completely blocked. These research results can provide a theoretical basis for the safety assessment of lining structures of karst tunnels under heavy rainfall conditions.

关键词

Keywords

references

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