【摘要】：針對對于軟弱地層高水壓地區(qū)隧道,不良地質的加固和地下水的處理是非常重要的措施。論文將通過理論分析、數值模擬、現(xiàn)場測試等方法,考慮應力-滲流耦合,以實際工程背景為依托,對不同的防排水措施、不良地質加固方法等重要工程問題進行研究,并提出具有一般性的研究成果,為其它的類似工程實踐也可以提供參考依據。本文采用理論推導,數值分析的方法,對地處富水地層破碎帶的大斷面隧道施工工法進行了研究,利用Kozeny-Caman公式結合雙曲線e-p模型推導了滲流系數與豎向應力之間的理論關系式,并編制了 ABAQUS用戶子程序用于數值計算。得到的主要結論如下:(1)在考慮滲流的條件下,計算表明深埋隧道采用超前注漿加固的方式時,開挖面后方土體的塑性區(qū)與淺埋隧道不同,受土拱效應影響,其塑性區(qū)并沒有向地表貫通的趨勢,形狀為拋物線型。深埋隧道開挖面后方土體的擴展模式為:塑性區(qū)先出現(xiàn)在仰拱位置處,隨著開挖步的增加隧道凌空面也增大,塑性區(qū)也隨著進一步擴大;當開挖步鄰近未注漿區(qū)域時,未注漿區(qū)域有可能先行出現(xiàn)塑性區(qū),進一步開挖后,注漿區(qū)的塑性區(qū)延伸至非注漿區(qū),形成貫通。(2)通過在一定范圍內變化巖體的內摩擦角和粘聚力,研究內摩擦角和粘聚力對開挖面穩(wěn)定性的影響,計算表明:注漿區(qū)內摩擦角及粘聚力對開挖面穩(wěn)定性的影響規(guī)律相似,兩者增大都可以有效提升開挖面的穩(wěn)定性,減小保證隧道開挖面穩(wěn)定性的安全距離,降低開挖面最大位移;同時,粘聚力或內摩擦角變化與開挖面最大位移的關系曲線為凹曲線,即隨著內摩擦角及粘聚力的增大,提升穩(wěn)定性效益是降低的。因此,通過注漿提高巖土體的力學參數,保證開挖面穩(wěn)定性的方法是有效的,但是過度的追求提高巖土體參數是缺少經濟效益的。(3)通過設置四種不同的超前排水孔,研究了其對深埋山嶺隧道開挖面穩(wěn)定性的影響,結果表明:在只設置單一超前排水孔的情況下,設置底部排水孔可以最大限度的降低開挖面的最大位移,但是對與安全距離的影響較小;而設置側部排水孔可以有效的減小保證開挖面穩(wěn)定性的安全距離,但是對開挖面的最大位移的降低不如底部排水孔和中部排水孔。(4)模擬雙線隧道開挖的實際工況表明,對兩條隧道分步開挖時,開挖面的穩(wěn)定性優(yōu)于雙線同時開挖;設置底部和中部排水孔后,開挖面最大位移可以減小50%以上。
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：U455

【參考文獻】

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本文編號：2535065