本文關(guān)鍵詞：溶洞對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性影響分析及其探測(cè)方法研究

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【摘要】：在巖溶地區(qū)的隧道修建過(guò)程中,會(huì)出現(xiàn)各種各樣的溶洞問(wèn)題,溶洞的存在,導(dǎo)致圍巖坍塌等失穩(wěn)災(zāi)害。若溶洞為大型充填或富水溶洞,處治不當(dāng)就會(huì)突發(fā)突水、突泥等大型災(zāi)害,造成工期的延誤,增加施工成本,甚至?xí)斐删薮蟮呢?cái)產(chǎn)損失。我國(guó)西南山區(qū)多為喀斯特地貌,近年來(lái)隨著西南地區(qū)經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展的需求,公路、鐵路隧道也在大力建設(shè)之中,在道路隧道修建中遇到隧道巖溶災(zāi)害問(wèn)題也越來(lái)越多,因此為避免隧道坍塌、突泥、突泥等巖溶災(zāi)害事故的發(fā)生,針對(duì)巖溶隧道的溶洞問(wèn)題研究隧道圍巖的穩(wěn)定性是很有必要的。本文依托于巖溶地區(qū)的公路隧道施工,運(yùn)用理論分析、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、數(shù)值模擬等方法,通過(guò)探討巖溶發(fā)育機(jī)理及隧道圍巖穩(wěn)定性的影響因素,闡述應(yīng)力和位移的計(jì)算方法,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)探測(cè),分析TSP及地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)方法的原理、應(yīng)用及優(yōu)缺點(diǎn),運(yùn)用ANSYS建立二維模型,模擬分析不同位置、不同大小及與隧道邊緣相距不同距離時(shí)的隧道圍巖應(yīng)力及位移變形,構(gòu)建三維模型,模擬隧道圍巖開(kāi)挖的穩(wěn)定性,通過(guò)以上方法,分析了溶洞對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性的影響。本文的研究對(duì)隧道的施工具有重要的指導(dǎo)意義。本文主要的研究工作如下:(1)分析超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法的探測(cè)原理,結(jié)合工程地質(zhì)資料,綜合分析確定應(yīng)用TSP對(duì)DK14+845-965里程段超前預(yù)報(bào)探測(cè),分析掌子面前方未開(kāi)挖區(qū)域圍巖情況,并針對(duì)反射異常段采用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè),比較分析兩種方法的可行性,建議施工全程采用TSP探測(cè),復(fù)雜巖溶地段采用地質(zhì)雷達(dá)驗(yàn)證的方法。(2)通過(guò)數(shù)值模擬的方法,運(yùn)用ANSYS對(duì)處于不同位置、不同大小及不同距離的溶洞進(jìn)行二維建模分析,研究隧道圍巖應(yīng)力及位移的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明頂部和底部溶洞對(duì)于隧道拱頂、拱腰圍巖豎向位移影響較大,對(duì)圍巖水平位移影響較小;溶洞處于隧道側(cè)部和側(cè)45°時(shí),溶洞對(duì)隧道的水平收斂量影響較大,且最危險(xiǎn)區(qū)域是溶洞與隧道之間的圍巖。(3)結(jié)合隧道工程實(shí)例,對(duì)實(shí)際施工隧道進(jìn)行三維數(shù)值模擬,研究右側(cè)45°溶洞存在時(shí),隧道開(kāi)挖后圍巖應(yīng)力變化,隧道各測(cè)點(diǎn)及邊坡各點(diǎn)隨隧道開(kāi)挖距離的位移規(guī)律,研究結(jié)果顯示溶洞一側(cè)的位移值大于無(wú)溶洞側(cè)的位移,且有溶洞時(shí)邊坡位移值要大于無(wú)溶洞的位移,將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)邊坡沉降與數(shù)值分析結(jié)果相比較,現(xiàn)場(chǎng)邊坡監(jiān)測(cè)位移規(guī)律與模擬結(jié)果大致相同,數(shù)值模擬可與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)合預(yù)測(cè)隧道變形。
【關(guān)鍵詞】：巖溶隧道 地質(zhì)雷達(dá) 數(shù)值模擬 圍巖穩(wěn)定性
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U451.2
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 研究背景與意義8
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-12
• 1.2.1 巖溶的發(fā)育特征、機(jī)理及規(guī)律8-10
• 1.2.2 溶洞對(duì)隧道的影響研究10-12
• 1.3 研究?jī)?nèi)容12-13
• 1.4 研究方法13-14
• 2 隧道圍巖穩(wěn)定性研究14-22
• 2.1 隧道圍巖破壞形態(tài)14-15
• 2.2 隧道圍巖穩(wěn)定性的影響因素15-16
• 2.3 隧道圍巖穩(wěn)定性分析方法16
• 2.3.1 理論研究法16
• 2.3.2 模擬研究方法16
• 2.3.3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)法16
• 2.4 圍巖壓力及位移計(jì)算16-20
• 2.4.1 隧道初始應(yīng)力計(jì)算16-17
• 2.4.2 隧道開(kāi)挖后的應(yīng)力計(jì)算17-19
• 2.4.3 圍巖位移計(jì)算19-20
• 2.5 本章小結(jié)20-22
• 3 溶洞探測(cè)方法研究22-34
• 3.1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的方法及原理22-25
• 3.2 工程實(shí)例探測(cè)分析25-32
• 3.2.1 隧道工程概況25-26
• 3.2.2 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)分析26-32
• 3.3 本章小結(jié)32-34
• 4 溶洞分布位置及大小對(duì)圍巖穩(wěn)定性影響分析34-58
• 4.1 計(jì)算理論34-35
• 4.2 隧道開(kāi)挖過(guò)程模擬的基本方法35-36
• 4.3 本構(gòu)關(guān)系36-37
• 4.4 計(jì)算模型及計(jì)算內(nèi)容37
• 4.4.1 計(jì)算分析的內(nèi)容37
• 4.4.2 計(jì)算模型及參數(shù)37
• 4.5 溶洞對(duì)圍巖穩(wěn)定性影響的數(shù)值模擬分析37-57
• 4.5.1 頂部溶洞37-43
• 4.5.2 底部溶洞43-47
• 4.5.3 側(cè)部溶洞47-52
• 4.5.4 側(cè) 45°溶洞52-57
• 4.6 本章小結(jié)57-58
• 5 巖溶隧道的數(shù)值模擬分析58-72
• 5.1 物理力學(xué)參數(shù)58
• 5.2 模型的建立58-59
• 5.3 隧道開(kāi)挖過(guò)程的實(shí)現(xiàn)59-60
• 5.4 隧道圍巖穩(wěn)定性分析60-67
• 5.4.1 初始地應(yīng)力模擬60
• 5.4.2 隧道開(kāi)挖后的應(yīng)力場(chǎng)分析60-61
• 5.4.3 隧道開(kāi)挖后位移分析61-67
• 5.5 隧道監(jiān)控量測(cè)67-68
• 5.6 溶洞的處治方法68-69
• 5.6.1 處治原則及方法68-69
• 5.6.2 處治技術(shù)69
• 5.7 本章小結(jié)69-72
• 6 結(jié)論與展望72-74
• 6.1 結(jié)論72-73
• 6.2 展望73-74
• 致謝74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 附錄80
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參與的專利80

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