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申请/专利权人：湖南省交通规划勘察设计院有限公司

摘要：本发明提供的一种用于岩溶隧道主支线排水系统及其设计方法。通过计算泄水洞和横向支洞的过水断面，进而确定泄水洞和横向支洞的布置位置。并且整个排水系统包括中心排水沟，泄水洞，横向支洞，用于连通中心排水沟和横向支洞的竖井。通过以平行式泄水洞为纵向主通道、以横向支洞为集水分支通道的手段，采用分段疏水模式来克服隧道纵向排水区段过长、下游排水设施压力过大等弊端，在减少工程规模的同时，充分发挥纵向排水设施的过水能力，保持车行道的干燥。还解决了平行式泄水洞以及横向支洞的工程技术参数如何确定的问题，并依托工程进行实例分析和计算，实现了平行泄水洞和横向支洞联合设置，共同降水的设计方法。

主权项：1.一种用于岩溶隧道主支线排水系统的设计方法，其特征在于，包括步骤：步骤S1，计算泄水洞的过水断面：计算所述泄水洞的经济断面尺寸，并根据所述泄水洞的经济断面尺寸以及排水安全系数的要求确定所述泄水洞的过水断面尺寸；步骤S2，计算横向支洞的过水断面：根据所述隧道的多个中心排水沟的泄水量之和以及富裕系数反算所述横向支洞的设计泄水量，根据所述设计泄水量与断面尺寸计算所述横向支洞的过水断面尺寸；步骤S3，确定所述泄水洞的布置位置：根据隧道主洞与所述泄水洞之间的安全距离、降水漏斗半径、以及按照所述隧道主洞无压或小于300kPa的低压施工的要求，确定所述泄水洞的平面和竖向位置；步骤S4，确定所述横向支洞的布置位置：计算沿所述隧道主洞纵向保持低压开挖的横向支洞最大距离，作为所述横向支洞的布置位置；所述步骤S1包括：步骤S11，根据公式获取所述隧道主洞的预测日涌水量Q1；其中，F为隧道通过岩溶含水层的补给区汇水面积，M为地下水径流模数；步骤S12，根据所述预测日涌水量Q1以及换算公式计算预测泄水洞流量；步骤S13，根据公式获取所述泄水洞的经济断面尺寸；其中，Q2为预测泄水洞流量，b2为泄水洞高度和或宽度，n2为泄水洞洞壁粗糙率，i2为泄水洞底坡；步骤S14，根据所述经济断面尺寸以及所述泄水洞的可施工断面尺寸，按照所述排水安全系数的要求，获得所述过水断面尺寸；所述步骤S2包括：步骤S21，根据公式获取单个的中心排水沟流量；其中，Qc为单个的中心排水沟泄水量，n1为中心排水沟洞壁粗糙率，A为中心排水沟面积，ρ为中心排水沟湿周，i1为隧道主洞纵坡；步骤S22，根据多个所述中心排水沟的泄水量之和以及所述富裕系数为1.5~3，反算所述横向支洞的设计泄水量；步骤S23，根据所述设计泄水量与断面尺寸计算公式获得所述横向支洞的过水断面尺寸；其中，n3为横向支洞洞壁粗糙率，b3为横向支洞高度和或宽度，i3为横向支洞底坡；所述步骤S3包括：步骤S31，确定所述隧道主洞与所述泄水洞之间的安全距离大于所述隧道主洞的1倍洞径；步骤S32，根据公式，计算降水漏斗的有效半径，然后根据公式，计算所述隧道主洞距离所述泄水洞的位置水头，从而获得所述隧道主洞和泄水洞的相对位置；其中，R为泄水洞影响半径，S为水位降深，H为水头高度，k为含水渗透率，x为主洞距泄水洞距离，y为主洞位置对应的水位深度，rw为泄水洞半径；步骤S33，根据所述安全距离、所述降水漏斗半径，以及所述相对位置的最大值确定所述泄水洞的平面和竖向位置；所述步骤S4包括：步骤S41，根据公式计算矩形断面的引用半径；其中，r0为引用半径，a为坑道系统宽度，为与ba有关的系数；步骤S42，根据降水漏斗曲线方程计算所述横向支洞的位置水头；其中，x为距支洞的纵向距离，y为对应位置的水头深度，H1为主洞最大水头，为主洞洞顶至支洞洞底的距离，hf为主洞施工中洞顶部位安全施工水压；步骤S43，根据公式计算沿所述隧道主洞纵向保持低压开挖的横向支洞最大距离，作为所述横向支洞的布置位置。

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