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玉希莫勒盖隧道流固耦合作用研究
| 论文题名： | 玉希莫勒盖隧道流固耦合作用研究 |
| 关键词： | 寒区隧道;流固耦合;渗流场分布;地表沉降;围岩变形 |
| 摘要： | 玉希莫勒盖隧道位于新疆天山,为高纬度、高海拔的严寒地区,地质条件复杂多变,断裂构造复杂,岩层节理裂隙发育、连通性好,地下水丰富、涌水量大。上世纪七十年代修建于新建隧道附近的老玉希莫勒盖隧道建成后尚未使用就因渗漏水问题而废弃。因此研究寒区隧道时考虑地下水的影响尤为重要。 针对隧址区渗流场和应力场条件复杂多变的实际情况,结合充足的前期现场调查,采用理论分析、数值模拟并结合现场实测的方法,从流固耦合的角度进行了一系列的研究,得出以下结论: (1)采用层次分析法对玉希莫勒盖隧道渗漏水原因进行分析,建立了玉希莫勒盖隧道渗漏水因素的递阶层次结构模型,得出排水方式设计变更和施工管理不严是玉希莫勒盖隧道渗漏水的最主要原因。 (2)采用数值方法,将考虑和不考虑流固耦合两种情况进行对比,得出考虑耦合时水平位移较大,拱顶、地表沉降偏大,拱底隆起偏小,应力值偏小;通过比较数值计算结果与现场实测值,表明考虑耦合时与工程实际更为接近;考虑流固耦合,随着水头高度增加,拱顶、地表沉降值增大,水平位移变小,水平、竖向应力对水头高度敏感度由大到小依次为:拱顶、拱肩、拱脚、拱腰、拱底和拱顶、拱脚、拱腰、拱肩、拱底;研究了有、无泄水洞情况对隧道稳定性的影响,表明设泄水洞是有利的。 (3)增大注浆圈厚度、抗渗指标与注浆范围可以有效地改变隧道周围渗流场分布,降低拱顶与地表沉降值。当采用全范围注浆且渗透系数为围岩的1/5时,合理注浆圈厚度取3m;全范围注浆且采用3m的注浆厚度时,抗渗指标取7最为合理;注浆厚度取3m且抗渗指标S=10时,120°~240°的注浆范围较为合理。 (4)从流固耦合的角度,研究围岩空洞分别在右侧和正上方时对隧道稳定性的影响,表明隧道和空洞中间的围岩为变形和受力的薄弱环节,施工时应加强支护。 |
| 作者： | 杜石文 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 蒋斌松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国矿业大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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