【摘要】：近年來,隨著我國交通建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展和隧道建設(shè)技術(shù)的不斷提高,隧道工程向大埋深、長(zhǎng)洞線、地質(zhì)復(fù)雜、災(zāi)害頻發(fā)等特點(diǎn)發(fā)展。其中,穿越斷層破碎帶隧道的涌水災(zāi)害已成為隧道施工過程中的最主要地質(zhì)災(zāi)害之一,其所造成的人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失也在各類隧道地質(zhì)災(zāi)害中居于前列。因此,對(duì)穿越斷層破碎帶隧道的掌子面防突層安全厚度和隧道發(fā)生涌水時(shí)的涌水量、水壓力的變化特征進(jìn)行試驗(yàn)研究與分析具有重要意義。本文依托岑(溪)水(汶)高速公路岑溪大隧道工程,以穿越斷層破碎帶的隧道為研究對(duì)象,采用模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,在自重應(yīng)力場(chǎng)作用下,對(duì)無地表水補(bǔ)給無注漿、有地表水補(bǔ)給無注漿和有地表水補(bǔ)給預(yù)注漿的三種工況下,隧道開挖過程中的涌水特征進(jìn)行研究。其主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:1.基于相似理論,對(duì)模型試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。以幾何相似常數(shù)(lC=80)、重度相似常數(shù)(?C=1)和滲透系數(shù)相似常數(shù)(kC=1)為基礎(chǔ),推導(dǎo)模型試驗(yàn)中其余各物理力學(xué)參數(shù)的相似常數(shù),并配制圍巖及襯砌結(jié)構(gòu)的相似材料。2.在自重應(yīng)力場(chǎng)作用下,對(duì)無地表水補(bǔ)給無注漿、有地表水補(bǔ)給無注漿和有地表水補(bǔ)給預(yù)注漿的三種工況下的隧道開挖進(jìn)行模型試驗(yàn),研究穿越斷層破碎帶隧道施工時(shí)的涌水特征,得出了三種工況下隧道涌水時(shí)的涌水量、水壓力的變化規(guī)律及隧道發(fā)生涌水的掌子面防突層的安全厚度。3.采用有限元分析軟件Midas/GTS對(duì)室內(nèi)模型試驗(yàn)中的三種工況進(jìn)行數(shù)值模擬,并將數(shù)值分析結(jié)果與模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,得出穿越斷層破碎帶隧道的涌水特征,該結(jié)論將為類似隧道施工過程中的涌水防治與處治提供一定的參考依據(jù)。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of traffic construction in China and the continuous improvement of tunnel construction technology, tunnel engineering has developed to the characteristics of large buried depth, long tunnel line, complex geology, frequent disasters, and so on. Among them, the water gushing disaster through the fault broken zone tunnel has become one of the most important geological disasters in the tunnel construction process, and the casualties and economic losses caused by it are also in the forefront of all kinds of tunnel geological disasters. Therefore, it is of great significance to test and analyze the safety thickness of the outburst layer on the face of the tunnel through the fault broken zone and the characteristics of the water inflow and the variation of the water pressure when the tunnel inrush occurs. Based on the Cen (Xi) Water (Wen) Expressway Cengxi large Tunnel Project, this paper takes the tunnel crossing the fault fracture zone as the research object, adopts the method of combining model test and numerical simulation, under the action of self-gravity stress field. The characteristics of water gushing during tunnel excavation were studied under three conditions of no surface water recharge without grouting and surface water recharge without grouting. The main contents and conclusions are as follows: 1. Based on the similarity theory, the model test is designed. Based on geometric similarity constant (lC=80), severe similarity constant (? Cn1) and permeability coefficient similarity constant (kC=1), the similarity constants of other physical and mechanical parameters in model tests are derived, and the similar materials of surrounding rock and lining structure are prepared. 2. Under the action of gravity stress field, the tunnel excavation under three conditions of no surface water recharge without grouting, surface water recharge without grouting and surface water recharge with pre-grouting is tested. In this paper, the characteristics of water gushing in tunnel construction through fault broken zone are studied. The water inflow, the variation of water pressure and the safety thickness of anti-outburst layer on the face of tunnel under three working conditions are obtained. The finite element analysis software Midas/GTS is used to simulate the three working conditions in the indoor model test, and the results of numerical analysis are compared with the results of the model test, and the characteristics of water gushing through the tunnel in the broken fault zone are obtained. This conclusion will provide some reference for prevention and treatment of water gushing in similar tunnel construction.
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U453.61

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本文編號(hào)：2386366