Analysis of water gushing after blockage of a drainage system in a deeply buried tunnel

Abstract

To calculate the amount of water inflow and the head borne by the structure after the drainage system of a deeply buried tunnel is blocked, a simplified calculation model of water inflow is constructed. Based on the complex function and Darcy’s law, the seepage volume of deep-buried tunnels and the calculation formula of the seepage pressure that is borne on the inner side of the initial support are deduced. The sensitivity of the characteristic parameters is studied afterwards. Finally, the on-site monitoring data verify the rationale behind the simplified calculation model and the correctness of the formula derivation. Studies have shown that when the seepage is stable, the water inflow will continue to decrease as the circumferential blind pipe spacing increases, but the sensitivity will increase from a weak point and then gradually further weakens. When the distance between the circular blind pipes is the same, the water inflow increases as the permeability at the position of the circular blind pipe increases, but the sensitivity gradually decreases. As the thickness of the geotextile increases, the amount of water inflow gradually increases, and the height of the water head borne by the initial support gradually decreases, but the sensitivity gradually decreases.

Résumé

Pour calculer la quantité d’eau entrante et la charge supportée par la structure après que le système de drainage d’un tunnel enterré ait été obstrué, un modèle de calcul simplifié du débit entrant a été établi. De la fonction complexe et de la loi de Darcy on déduit le volume d’infiltration des tunnels enfouis et la formule de calcul de la pression d’infiltration supportée par la face interne de la structure initiale. On étudie ensuite la sensibilité des paramètres caractéristiques. Enfin, les données de surveillance in situ permettent de vérifier le bien-fondé du modèle de calcul simplifié et l’exactitude de la dérivation de la formule. Des études ont montré que lorsque l’infiltration est stable, l’afflux d’eau continuera à diminuer à mesure que l’espacement au tour des tuyaux aveugles augmente, mais la sensibilité augmentera à partir d’un point faible, puis décroîtra encore progressivement. Quand la distance entre les conduits aveugles circulaires est la même, l’entrée d’eau augmente au fur et à mesure que la perméabilité au droit du conduit borne circulaire augmente, mais la sensibilité diminue graduellement. Au fur et à mesure que l’épaisseur du géotextile augmente, la quantité d’eau entrante croît graduellement et la hauteur de la charge d’eau supportée par la structure initiale décroît graduellement, mais la sensibilité décroît progressivement.

Resumen

Se ha construido un modelo de cálculo simplificado de la afluencia de agua para calcular la cantidad de agua que entra y la carga que soporta la estructura después de la obstrucción del sistema de drenaje de un túnel enterrado en profundidad. Sobre la base de una función compleja y de la ley de Darcy, se deduce el volumen de infiltración de los túneles enterrados en profundidad y la fórmula de cálculo de la presión de infiltración que se soporta en el lado interior del soporte inicial. Posteriormente se estudia la sensibilidad de los parámetros característicos. Por último, los datos de monitoreo in situ verifican el fundamento del modelo de cálculo simplificado y la corrección de la derivación de la fórmula. Los estudios han demostrado que, cuando la infiltración es constante, la entrada de agua seguirá disminuyendo a medida que aumente la distancia entre los tubos circundantes ocultos, pero la sensibilidad aumentará a partir de un punto débil y luego se debilitará gradualmente. Cuando la distancia entre los tubos circulares se mantiene igual, la entrada de agua aumenta a medida que aumenta la permeabilidad en la posición del tubo circular, pero la sensibilidad disminuye gradualmente. A medida que aumenta el espesor del geotextil, la cantidad de entrada de agua aumenta gradualmente, y la altura de la carga de agua soportada por el soporte inicial disminuye paulatinamente, pero la sensibilidad disminuye gradualmente.

摘要

为计算深埋隧道排水系统封堵后的进水量和结构承载水头高度, 建立了进水简化计算模型。根据复变函数和达西定律, 推导了深埋隧道渗流量和初始支护内侧承受的渗流压力的计算公式。随后研究了特征参数的灵敏度。最后, 现场监测数据验证了简化计算模型的合理性和推导公式的正确性。研究表明, 当渗流稳定时, 随着周围盲管间距的增加, 进水量会继续减少, 但敏感性会从弱点开始增加, 然后逐渐进一步减弱。当圆形盲管间距相同时, 随着圆形盲管位置渗透率的增加, 进水量增加, 但灵敏度逐渐降低。随着土工布厚度的增加, 进水量逐渐增加, 初始支座承受的水头高度逐渐降低, 但敏感性逐渐降低。

Resumo

Para calcular a quantidade de entrada de água e a carga suportada pela estrutura depois do sistema de drenagem bloqueado de um túnel profundamente enterrado, foi construído um modelo de cálculo simplificado da entrada de água. Baseado em uma função complexa e na lei de Darcy, são deduzidos o volume de infiltração de tuneis profundos e a fórmula de cálculo da pressão de infiltração que é suportada no lado interno do suporte inicial. A sensibilidade da parâmetros característicos é estudada posteriormente. Finalmente, os dados de monitoramento no local verificam a lógica por trás do modelo de cálculo simplificado e a exatidão da derivação da fórmula. Estudos têm mostrado que quando a infiltração é estável, a entrada de água continuará a diminuir enquanto o espaçamento do tubo cego circunferencial aumenta, mas a sensibilidade aumentará a partir de um ponto fraco e depois gradualmente enfraquecerá ainda mais. Quando a distância entre os tubos cegos circulares é a mesma, a entrada de água aumenta à medida que a permeabilidade aumenta na posição do tubo cego circular, mas a sensibilidade diminui gradualmente. À medida que a espessura do geotêxtil aumenta, a quantidade de entrada de água diminui gradualmente, e a altura da carga de água suportada pelo suporte inicial diminui gradualmente, mas a sensibilidade diminui gradualmente.