【摘要】：隨著我國鐵路公路交通系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,使得許多需穿越巖溶區(qū)域的地下工程在施工、設(shè)計以及運營時遭受巖溶的侵?jǐn)_越來越嚴(yán)重,西南地區(qū)巖溶隧道涌突水災(zāi)害尤其突出。不少專家在關(guān)于隧道涌突水災(zāi)害的預(yù)測方面進(jìn)行了大量研究,并獲取了一定的成就�，F(xiàn)階段水均衡原理以及地下水動力學(xué)等理論計算方法已廣泛應(yīng)用于工程方面。但是許多情況下,由于隧道涉及的地質(zhì)結(jié)構(gòu)太過復(fù)雜,其中以西南地區(qū)最為突出,導(dǎo)致大部分理論計算方法都是以地下水均衡原理或者達(dá)西定律為基礎(chǔ),通過公式的建立來求解的,而求解的過程中由于邊界與參數(shù)具有不確定性,經(jīng)常會要求人為地簡化或者刪減一些實際的地質(zhì)條件,但有時因為認(rèn)識不足,會導(dǎo)致部分重要因素被遺漏,嚴(yán)重影響到了這些算法的預(yù)測效果,預(yù)測涌水量與實際涌水量相差很大,往往無法滿足實際工作的要求。隨著西南地區(qū)建成隧道和在建隧道越來越多,通過收集的西南巖溶隧道實際涌突水樣本數(shù)量,從影響隧道涌突水的多種因素出發(fā),以數(shù)理統(tǒng)計的方法,建立涌突水?dāng)?shù)學(xué)計算模型,為傳統(tǒng)的涌突水量預(yù)測方法作為補充。通過研究生期間參與的項目回訪資料與文獻(xiàn)資料收集,從數(shù)理統(tǒng)計的角度,基于西南地區(qū)巖溶隧道工程涌突水災(zāi)害這一實例展開了探討,從收集的數(shù)據(jù)本身出發(fā),尋求數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系,借助多種數(shù)學(xué)方法,比如多元回歸分析法,針對巖溶涌突水災(zāi)害形成的主要因素與基本地質(zhì)條件這一研究對象,進(jìn)行了對應(yīng)的數(shù)學(xué)計算模型的構(gòu)建。研究的主要成果如下:(1)在對西南地區(qū)30條建成的巖溶隧道已發(fā)的128段涌突水災(zāi)害資料收集的基礎(chǔ)上,以西南地區(qū)巖溶隧道已發(fā)涌突水災(zāi)害的形成條件進(jìn)行分析,重點查明了影響隧道巖溶涌突水的主要致災(zāi)因素和影響因素。結(jié)合前人的研究成果,對西南地區(qū)已發(fā)生涌突水隧道的因素統(tǒng)計分析探討,從地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖溶水動力分帶、氣候等五個方面分析了巖溶涌突水災(zāi)害的形成機(jī)理。(2)在隧道涌突水?dāng)?shù)學(xué)計算模型指標(biāo)的方式選擇上,主要基于現(xiàn)有研究,并通過梳理分析,再與西南地區(qū)巖溶隧道發(fā)生涌突水的實際資料進(jìn)行結(jié)合,選取了收集隧道中信息相對較全且準(zhǔn)確的涌突水段作為計算的樣本集,由此綜合選取了建立數(shù)學(xué)計算模型的8個指標(biāo),分別為可溶巖長度、可溶巖成分、隧道所處循環(huán)帶、巖石結(jié)構(gòu)、圍巖級別、巖層厚度、巖層傾角、地面坡度。(3)對選取的計算指標(biāo)進(jìn)行量化取值,建立計算指標(biāo)體系,在指標(biāo)量化上借鑒了楊艷娜建立的西南山區(qū)巖溶隧道涌突水危險性評價指標(biāo)量化原則,用多重替代法將缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行填補,采用AHP層次分析法確定各個因素的權(quán)重,保證預(yù)測結(jié)果更加準(zhǔn)確,排除了缺失數(shù)據(jù)對預(yù)測結(jié)果的干擾。(4)通過數(shù)據(jù)的收集與分析,以數(shù)理統(tǒng)計的角度去找尋數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)聯(lián),用線性回歸和非線性回歸得到多因素的數(shù)學(xué)計算模型,用曲線擬合得到單因素的數(shù)學(xué)計算模型,以數(shù)據(jù)的層面驗證了地質(zhì)環(huán)境諸多的因素共同作用決定和影響著涌突水災(zāi)害的發(fā)生,不是由某個單一變量就可以直接決定的。(5)模型對比:模型1預(yù)測精度太低,直接舍去。模型2在準(zhǔn)確度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于模型3,對于單因素的模型5、6、7,僅僅是作為一個初期涌水量預(yù)測參考值,根據(jù)不同的地質(zhì)環(huán)境和背景,選取合適的公式進(jìn)行粗略計算。從結(jié)果可以看出,預(yù)測模型2相對誤差率在0.5以內(nèi)的有14個,占到總量的58.33%,預(yù)測結(jié)果的相對誤差率在一個數(shù)量級以內(nèi)的有18個,占整個樣本集的75.0%,這對實際工作中有很強的指導(dǎo)意義。
【圖文】：

1 選題依據(jù)與研究意義在國內(nèi)城市軌道交通與公路鐵路隧道不斷發(fā)展的同時，隧道建設(shè)也迎來了高峰。以西南地區(qū)為例，目前已有大量重大項目即將或者正在啟動。孺婦皆知南地區(qū)由于地形較為復(fù)雜，，使得隧道在工程應(yīng)用中的作用日趨凸顯。但這種的地質(zhì)地貌現(xiàn)況，為巖溶等自然災(zāi)害的發(fā)生創(chuàng)造了條件，使得涌突水現(xiàn)象成制約巖溶地區(qū)隧道建設(shè)的主要危害因素。西南地區(qū)不管是巖溶水文地質(zhì)條件，還是地質(zhì)環(huán)境都十分復(fù)雜。該地區(qū)廣布著可溶巖，特別是貴州、湘西、廣西、鄂西以及滇東等地區(qū)尤為集中，西溶分布圖見下圖 1-1。西南地區(qū)由于溫暖濕潤的氣候條件，孕育了豐富的地地表巖溶；該區(qū)內(nèi)部主要為山地地形，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜；此外，該地區(qū)構(gòu)造復(fù)構(gòu)造運動極為活躍。巖溶含水介質(zhì)不均勻性非常明顯，巖溶水的運動與存儲不同組合、不同形狀、不同連通程度以及不同規(guī)模的地下或者地表巖溶形態(tài)行。

第 1 章 引言（6）對挑選出來的影響因素用多種數(shù)學(xué)方法處理得出不同的涌水量預(yù)測模型，結(jié)合實際發(fā)生涌突水隧道，利用長期監(jiān)測資料對其構(gòu)建的涌水量預(yù)測模型進(jìn)行準(zhǔn)確性驗證，根據(jù)隧道實際情況進(jìn)而選取合適的數(shù)學(xué)計算模型。1.3.2 技術(shù)路線根據(jù)以上研究內(nèi)容，本文的技術(shù)路線圖如圖 1-2 所示：
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U453.61

【參考文獻(xiàn)】

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1 王道良;胡學(xué)兵;李科;;秀山隧道滲涌水病害分析與處治設(shè)計[J];公路交通技術(shù);2015年06期

2 朱衛(wèi)東;;秀寧隧道施工巖溶高壓富水區(qū)防排水處置技術(shù)[J];施工技術(shù);2015年S1期

3 李術(shù)才;袁永才;李利平;葉志華;張乾青;雷霆;;鉆爆施工條件下巖溶隧道掌子面突水機(jī)制及最小安全厚度研究[J];巖土工程學(xué)報;2015年02期

4 鄒育麟;何川;何聰;張政;汪波;;重慶巖溶地區(qū)季節(jié)性富水營運隧道滲漏水病害特征及其成因機(jī)制分析[J];現(xiàn)代隧道技術(shù);2014年04期

5 劉泉;鄧輝;王麗麗;;古藺縣中壩巖溶隧道涌突水機(jī)制分析[J];路基工程;2014年02期

6 王勤榮;;長大隧道淺埋暗挖穿越富水區(qū)域注漿技術(shù)[J];鐵道建筑技術(shù);2014年04期

7 李東;;秀山隧道水文地質(zhì)特征分析研究[J];鐵道工程學(xué)報;2014年04期

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本文編號：2628754