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岩溶区深埋隧道衬砌外水压力研究
| 论文题名： | 岩溶区深埋隧道衬砌外水压力研究 |
| 关键词： | 深埋隧道;岩溶地质;外水压力;隧道衬砌 |
| 摘要： | 在“西部大开发”背景下，目前我国水电及交通等各项基础设施的建设主要集中在西南地区，该地区海拔高、地形及水文地质条件复杂，常需修建深埋隧道，高外水压力是工程结构主要的安全隐患之一，而岩溶地质条件的存在会加大工程事故发生的概率。因此，对岩溶区深埋隧道衬6砌的外水压力进行研究具有重要的工程意义。本研究主要内容包括： ⑴绍了裂隙岩体渗流的研究现状，并对连续介质模型渗流分析的基本理论进行了阐述。针对理想轴对称隧道渗流模型，利用渗流基本理论推导了相应解析解，并基于解析解分析了相关因素对隧道衬砌外水压力折减系数以及隧道涌水量的影响。针对典型的隧道施工措施:“普通衬砌”、“普通注浆+普通衬砌”、“双层注浆+普通衬砌”、“普通注浆+排水衬砌”及“双层注浆+排水衬砌”，以折减系数和涌水量为评判指标进行计算分析，论证了“双层注浆+排水衬砌”措施的合理性。 ⑵介绍了有限元基本理论以及常用的有限元软件ABAQUS，并探讨了ABAQUS用于分析隧道渗流问题的可行性以及模型尺寸对分析结果的影响。基于ABAQUS分析了排水管对衬砌各区域的降压效果，从而指出圆形隧道中排水管在衬砌范围内间隔30°布置较为合理。通过在衬砌范围内间隔30°布置排水管来模拟“排水衬砌”，以折减系数和涌水量为评判指标对典型施工措施进行数值分析，论证了“双层注浆+排水衬砌”的合理性。 ⑶绍了深埋岩溶与地表的连通性，指出岩溶的集水能力和泄水能力决定了岩溶区的内水压力。基于ABAQUS研究了岩溶处于无压和有压状态时对隧道衬砌外水压力的影响，根据分析结果，对岩溶附近隧道衬砌外水压力折减系数的取值作如下建议：对于集水能力弱于泄水能力的岩溶，其总处在无压状态，折减系数可取0.8，且如果隧道距离岩溶较近，折减系数可取为0.55；对于集水能力强于泄水能力的岩溶，在降雨强度较小（小于阈值）时，岩溶处于无压状态。在降雨强度较大（超过阈值）时，岩溶处于有压状态，且岩溶内水压力随着降雨强度的增大会有所增大，其极值受岩溶雨水汇入口的高程控制，折减系数可取1.2，但当采取“双层注浆+排水衬砌”施工措施时，折减系数可以取0.5。 ⑷入自适应分布模型，并通过实例分析，展示了该模型以下几个方面的优越性:自适应能力强，可以对观测分量与相应因子间任意型式的函数关系进行拟合;能较好地反映库水位、降雨和温度等因素对渗流的滞后效应，且拟合及预测效果优于正态分布模型和瑞利分布模型;通过分析测压管水位和库水位、降雨、温度、时效的关系，可以及时发现岩石渗流性态的变化，进而推测岩石裂隙环境的变化。 |
| 作者： | 叶甜 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 蒋建群 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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