發(fā)布時(shí)間：2020-07-10 00:54

【摘要】：我國是一個(gè)多山國家,在構(gòu)建全國交通網(wǎng)時(shí),具有穿山功能的隧道是不可缺少的一部分,在山嶺隧道的開挖過程中,經(jīng)常碰到發(fā)育良好的斷層破碎帶以及地下水,斷層破碎帶中巖體狀態(tài)多為碎塊狀,當(dāng)隧道開挖通過此處時(shí),產(chǎn)生擾動(dòng),巖體中應(yīng)力發(fā)生二次重分布,加上地下水的滲流作用,兩者相互影響,給隧道的開挖帶來了諸多困難,時(shí)常引發(fā)隧道坍塌、涌水、突泥等不良地質(zhì)現(xiàn)象。本文以廣東省揭惠高速小北山1號隧道為工程背景,采用了理論分析、現(xiàn)場監(jiān)測及數(shù)值模擬的研究方法,進(jìn)行了山嶺隧道富水破碎帶圍巖穩(wěn)定性分析。采用巖體滲流、流固耦合理論,研究地下水的滲流形式及常用的三種水力耦合模型,對地層中滲流場與應(yīng)力場的耦合作用進(jìn)行理論分析;運(yùn)用FLAC3D分析軟件,對小北山1號隧道建立三維數(shù)值分析模型;結(jié)合滲流場與應(yīng)力場的耦合作用,分析不同等級圍巖的初支效果以及不同開挖工法、不同注漿條件、不同傾角破碎帶對圍巖穩(wěn)定性的影響�；谑┕がF(xiàn)場監(jiān)測獲取的數(shù)據(jù)及數(shù)值模擬中所提取的數(shù)據(jù),對比分析孔隙水壓力場、應(yīng)力場、位移場以及數(shù)據(jù)曲線圖,研究了不同條件下滲流場的分布以及圍巖受到的影響;將監(jiān)測數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)對比,分析了監(jiān)測結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果之間的差異。研究結(jié)果表明:隧道初期支護(hù)效果與圍巖等級密切相關(guān),圍巖等級越低,初期支護(hù)效果越顯著。隧道開挖選擇的工法影響圍巖孔隙水壓力場的分布、應(yīng)力及位移的變化過程。超前注漿加固具有良好的阻水防滲作用,對于隧道附近孔隙水壓力場影響明顯,注漿區(qū)滲透系數(shù)越小、厚度越大,阻水能力越強(qiáng),但效果逐漸降低,在隧道開挖過程中,要綜合考慮相關(guān)因素,選用合適的注漿參數(shù)。地層中破碎帶傾角對地下水的流動(dòng)有導(dǎo)向作用,影響隧道周圍圍巖的應(yīng)力及位移分布情況。以上研究所得結(jié)論對實(shí)際山嶺隧道通過富水破碎帶時(shí)的施工安排有一定參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U452.12
【圖文】：

地下空間的開發(fā)對于地球空間的利用顯得愈加重要，作為地下空間的典型工程之一，隧道不僅是交通運(yùn)輸中必不可少的一環(huán)，其建設(shè)過程也是對地下空間的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的累積。我國山嶺星羅棋布，面積占國土總面積六成以上，為了建設(shè)起可以連接全國各地的交通網(wǎng)，山嶺隧道成千上萬，這是人們的生活所需。所以，隧道工程擁有重要的研究意義，其方案設(shè)計(jì)、施工方法、超前鉆探、施工監(jiān)測等方面都有探討的必要性。作為人們?nèi)粘Ｉ畹幕A(chǔ)設(shè)施之一，隧道處處可見，但建設(shè)起來卻困難重重，如被稱為“中國最難隧道”的大柱山隧道，穿越橫斷山脈，由于復(fù)雜的軟巖地質(zhì)，頻發(fā)的突泥、涌水現(xiàn)象，導(dǎo)致工期從 5 年半延長到 8 年，之后調(diào)整到 13 年，難度驚人。隧道建設(shè)情況復(fù)雜，坍塌、涌水等不良地質(zhì)現(xiàn)象時(shí)常出現(xiàn)，隧道建設(shè)是一項(xiàng)隱蔽工程建設(shè)，在隧道前方地質(zhì)情況不明，無法直接觀察，盡管如今勘察手段眾多，TSP、地質(zhì)雷達(dá)、紅外探水等超前預(yù)報(bào)方法也被普遍應(yīng)用，但仍難以完全查明隧道前方的特殊地質(zhì)或異常構(gòu)造帶，探查結(jié)果與實(shí)際情況出現(xiàn)差異。

地下空間的開發(fā)對于地球空間的利用顯得愈加重要，作為地下空間的典型工程之一，隧道不僅是交通運(yùn)輸中必不可少的一環(huán)，其建設(shè)過程也是對地下空間的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的累積。我國山嶺星羅棋布，面積占國土總面積六成以上，為了建設(shè)起可以連接全國各地的交通網(wǎng)，山嶺隧道成千上萬，這是人們的生活所需。所以，隧道工程擁有重要的研究意義，其方案設(shè)計(jì)、施工方法、超前鉆探、施工監(jiān)測等方面都有探討的必要性。作為人們?nèi)粘Ｉ畹幕A(chǔ)設(shè)施之一，隧道處處可見，但建設(shè)起來卻困難重重，如被稱為“中國最難隧道”的大柱山隧道，穿越橫斷山脈，由于復(fù)雜的軟巖地質(zhì)，頻發(fā)的突泥、涌水現(xiàn)象，導(dǎo)致工期從 5 年半延長到 8 年，之后調(diào)整到 13 年，難度驚人。隧道建設(shè)情況復(fù)雜，坍塌、涌水等不良地質(zhì)現(xiàn)象時(shí)常出現(xiàn)，隧道建設(shè)是一項(xiàng)隱蔽工程建設(shè)，在隧道前方地質(zhì)情況不明，無法直接觀察，盡管如今勘察手段眾多，TSP、地質(zhì)雷達(dá)、紅外探水等超前預(yù)報(bào)方法也被普遍應(yīng)用，但仍難以完全查明隧道前方的特殊地質(zhì)或異常構(gòu)造帶，探查結(jié)果與實(shí)際情況出現(xiàn)差異。

圖 1-3 破碎巖體滲流模型圖乙一[12]對試刀山隧道進(jìn)行了建模分析，采用了 CD 法施工，對整個(gè)隧道的過程進(jìn)行了彈塑性計(jì)算分析，并對斷面監(jiān)測點(diǎn)圍巖位移進(jìn)行了研究，在定義時(shí)，使用了廣義 H-B 強(qiáng)度準(zhǔn)則，相較于 M-C 強(qiáng)度準(zhǔn)則較更好的反映出了巖規(guī)律。寶福[13]等人以湖北谷竹高速宴家隧道為工程背景，分析了注漿加固工藝，重管無收縮雙液 WSS 工法，改良土壤，增加土壤自身強(qiáng)度和止水效果，使QUS 軟件進(jìn)行模擬，施工方案采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，模擬結(jié)果與實(shí)測結(jié)果進(jìn)行肯定了二重管無收縮雙液 WSS 工法的可行性。在泉[14]等人以青黃海底隧道為工程背景，利用有限元的分析方法探討了當(dāng)破碎帶位置時(shí)，注漿前后圍巖的穩(wěn)定性，采用“荷載-結(jié)構(gòu)法”得出了襯砌的，用彈性約束來模擬圍巖和襯砌之間的作用，將襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)為梁單元，結(jié)果

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2748231