原文传递
高水压条件下深埋公路隧道二衬结构安全性分析及其监测预警研究
| 论文题名： | 高水压条件下深埋公路隧道二衬结构安全性分析及其监测预警研究 |
| 关键词： | 公路隧道;二衬结构;安全性能;预警机制 |
| 摘要： | 近年来，随着习近平总书记“一带一路”重大战略思想的提出，内陆地区西北省份（宁夏、青海、甘肃陕西）、西部省份（重庆、四川、云南）等一线中西部省份必将成为连接亚欧各国和国内内陆城市的交通枢纽，承担起更大的交通互联的责任。然而西部山区交通建设面临各种各样复杂的环境约束，如在高水压条件下修建以及运营深埋公路隧道就面临很大的挑战。在这类富水岩溶隧道修建过程中，经常会遇到岩溶暗河、突水突泥等重大施工地质灾害，其中突水突泥因为其突然性，致使工程施工人员往往来不及采取有效的应对措施。而隧道二衬长期处于高水头水压力下很容易会发生渗漏水，对隧道的正常运营也带来了威胁。 本文在结合依托工程项目建设实践的基础上，采用现场实际调查和室内综合分析的方法来开展相关研究工作，取得的主要成果如下: (1)通过对工程所在地的地质条件、水文及岩溶段特点的分析。利用四种类比方法对项目突涌水量进行预测。然后结合项目采取的“以堵为主、限量排放”的特点，使用合适的外水压折减系数对衬砌外水压进行初步估算。 (2)通过轴对称假设探究地下水渗流基本理论，证明了等效连续介质理论同样适用于块状裂隙岩体渗流问题。用解析解的方式，将计算模型退化为轴对称问题同时利用保角变化原理对高水压条件下深埋岩溶隧道进行解析研究。得出对于复合式衬砌而言，可以把渗流力对衬砌的作用简化成量值为孔隙水压力p的径向表面力对衬砌的作用，用简单的“荷载一结构物”模型代替复杂的“连续体计算模型”进而对衬砌结构进行有限元计算。 (3)采用Ansys有限元软件，首先对春天门隧道所采用的SK3型抗水压衬砌在五种不同局部承受水压工况下结构受力情况进行数值模拟，通过分析其在不同工况下衬砌轴力和弯矩情况，得出其相应工况下二衬的薄弱环节。 (4)针对春天门隧道二衬所采用的三种不同厚度的抗水压衬砌，使用Ansys有限元软件分别模拟其在五种不同承压方式中的受力情况，并剖析三种抗水压衬砌在不同承压工况下的安全系数。 (5)阐述了隧道衬砌长期监测预警系统的功能和组成，针对具体工程的水压力监测数据，使用有限元软件模拟的结果对其进行分析预警。最后对衬砌外水压自动卸压系统的卸压值进行优化。 |
| 作者： | 张凯祥 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 徐林生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
