晋祠泉域地区修建隧道关键技术的研究

王成 曾青

1 概述

太原铁路枢纽西南环线为减少对周边环境的影响，采取晋祠隧道方案，该隧道经过晋祠泉域保护区，使得铁路隧道修建更加复杂化，对地下泉水资源的保护、隧道施工方案的选取、安全风险评估的要求越来越高。通过晋祠泉域区修建隧道关键技术的研究，提出具体的施工安全措施，对提高设计水平、保证设计质量、强化环境保护意识具有重要的现实意义，同时对国内类似地下工程能起到一定的借鉴作用。

2 工程地质

3 数值模拟

3.1 流动法则

本次计算使用的流动法则为达西定律，单位面积的渗透流量公式如下:

其中，q为单位面积渗透流量;k为渗透系数;i为水力坡降。

达西定律起源于饱和土的渗透分析中，后来推广到非饱和土的渗透分析上。两种状态土的区别是非饱和土的透水系数不是常数，而是间接地随着孔隙水压的变化而变化。达西法则也可用下面的公式表示:

其中，v为达西速度水在土壤中流动时，实际平均速度是达西速度除以土的孔隙率。

3.2 基本方程

渗流的基本方程式如下:

其中，H为总水头;kx为x方向的渗透系数;ky为y方向的渗透系数;kz为z方向的渗透系数;Q为流量;θ为体积含水率;t为时间。

式(3)假定在任意位置、任意时刻微小体积的流入和流出的变化量与体积含水率的变化量相同。简单地说，x，y，z方向的流量变化与流量之和与体积含水率的变化相同。

3.3 边界条件

为了方便问题分析，掌握规律，本文按平面应变问题来考虑。……