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原文传递海底隧道涌水量预测方法研究及其爆破振动影响分析

论文题名：	海底隧道涌水量预测方法研究及其爆破振动影响分析
关键词：	海底隧道;涌水量;预测体系;爆破振动;增渗机制
摘要：	随着国家经济技术的发展和国家战略以及城市发展的需求，海底隧道建设正如火如茶的展开，其不仅有效缩短了行程而且极大的缓解了交通压力，意义不言而喻。海底隧道多采用钻爆法开挖，其爆破振动影响不可避免，然而目前爆破损伤的影响规律及增渗机制尚不清晰，这对准确预测海底隧道涌水量极为不利，从而容易导致预防措施不到位、治理措施不合理。本文主要依托在建的青岛地铁1号线海底隧道，综合运用室内试验、理论分析、现场监测以及数值模拟等研究手段对爆破振动影响下的海底隧道涌水量进行预测、分析，建立考虑爆破振动影响下的海底隧道涌水量的综合判识及预测体系，从而为海底隧道建设中的涌水问题提供理论依据及技术支持。　　(1)分析海底隧道实际边界条件，总结现有研究不足，提出了基于叠加原理的海底隧道渗流场与涌水量分析方法，包括双涌水点计算模型与单涌水点简化计算模型，并给出了多水平地层情况下的等效计算公式;结合工程实际情况对本文研究方法进行了分析验证，给出了本研究区段海底隧道最优覆岩厚度，并分析了隧道埋深、隧道半径、海水深度等因素对海底隧道涌水量的影响;与工程中常用的马卡斯特公式、小林芳正公式、皇甫明公式、大岛洋志公式等经验解析公式的预测结果进行了对比分析。　　(2)海底隧道开挖之前通过采集现场围岩进行室内单轴压缩试验、抗拉强度试验、三轴试验等对岩体的力学与变形特性进行了分析并建立了围岩本构模型，基于理论分析建立了围岩损伤破坏过程中渗透特性的演化模型并分析了其渗透特性演化规律，采用FLAC3D软件模拟岩石三轴试验过程并将渗透特性演化模型嵌入软件内部进行试件渗透性能演化分析，验证了研究的合理性及准确性，并为后文研究奠定了基础。　　(3)提出了一种海底隧道超前探孔渗流场与涌水量的理论计算方法，并在此基础上依据海底隧道超前探孔设计方案进行了各超前探孔涌水量与隧道围岩渗透性能的关系曲线分析，根据现场测试数据拟合确定围岩初始渗透系数，通过数值模拟验证了理论研究的准确性与合理性，初始渗透系数即为爆破振动影响前的渗透系数初始值。　　(4)基于围岩本构模型、渗透特性演化模型、初始渗透系数，采用FLAC3D数值软件模拟海底隧道真实爆破过程，确定爆破振动影响下的围岩渗透性能分布，从而获得考虑爆破振动影响下的海底隧道涌水量，通过将其与勘察渗透系数、初始渗透系数确定的海底隧道涌水量以及现场实测涌水量进行对比，表明考虑爆破振动影响下的海底隧道涌水量更接近实际，更为合理，并进一步分析了不同炮孔间距、不同爆破脉冲峰值对海底隧道围岩的增渗作用以及涌水量的影响，研究结果对实际工程具有极大的指导意义。
作者：	辛冬冬
专业：	岩土工程
导师：	张乐文;刘人太
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文