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溶洞对隧道围岩稳定性影响分析及其探测方法研究
| 论文题名： | 溶洞对隧道围岩稳定性影响分析及其探测方法研究 |
| 关键词： | 岩溶隧道;数值模拟;围岩稳定性;探测方法 |
| 摘要： | 在岩溶地区的隧道修建过程中，会出现各种各样的溶洞问题，溶洞的存在，导致围岩坍塌等失稳灾害。若溶洞为大型充填或富水溶洞，处治不当就会突发突水、突泥等大型灾害，造成工期的延误，增加施工成本，甚至会造成巨大的财产损失。我国西南山区多为喀斯特地貌，近年来随着西南地区经济的大力发展的需求，公路、铁路隧道也在大力建设之中，在道路隧道修建中遇到隧道岩溶灾害问题也越来越多，因此为避免隧道坍塌、突泥、突泥等岩溶灾害事故的发生，针对岩溶隧道的溶洞问题研究隧道围岩的稳定性是很有必要的。 本文依托于岩溶地区的公路隧道施工，运用理论分析、现场监测、数值模拟等方法，通过探讨岩溶发育机理及隧道围岩稳定性的影响因素，阐述应力和位移的计算方法，结合现场超前地质预报探测，分析TSP及地质雷达探测方法的原理、应用及优缺点，运用ANSYS建立二维模型，模拟分析不同位置、不同大小及与隧道边缘相距不同距离时的隧道围岩应力及位移变形，构建三维模型，模拟隧道围岩开挖的稳定性，通过以上方法，分析了溶洞对隧道围岩稳定性的影响。本文的研究对隧道的施工具有重要的指导意义。本文主要的研究工作如下： ①分析超前地质预报方法的探测原理，结合工程地质资料，综合分析确定应用TSP对DK14+845-965里程段超前预报探测，分析掌子面前方未开挖区域围岩情况，并针对反射异常段采用地质雷达探测，比较分析两种方法的可行性，建议施工全程采用TSP探测，复杂岩溶地段采用地质雷达验证的方法。 ②通过数值模拟的方法，运用ANSYS对处于不同位置、不同大小及不同距离的溶洞进行二维建模分析，研究隧道围岩应力及位移的变化规律。研究结果表明顶部和底部溶洞对于隧道拱顶、拱腰围岩竖向位移影响较大，对围岩水平位移影响较小；溶洞处于隧道侧部和侧45°时，溶洞对隧道的水平收敛量影响较大，且最危险区域是溶洞与隧道之间的围岩。 ③结合隧道工程实例，对实际施工隧道进行三维数值模拟，研究右侧45°溶洞存在时，隧道开挖后围岩应力变化，隧道各测点及边坡各点随隧道开挖距离的位移规律，研究结果显示溶洞一侧的位移值大于无溶洞侧的位移，且有溶洞时边坡位移值要大于无溶洞的位移，将现场监测边坡沉降与数值分析结果相比较，现场边坡监测位移规律与模拟结果大致相同，数值模拟可与现场监测结合预测隧道变形。 |
| 作者： | 马群 |
| 专业： | 安全工程 |
| 导师： | 张东明;李剑锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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