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岩溶区公路隧道路基突水处治技术研究及数值模拟分析
| 论文题名： | 岩溶区公路隧道路基突水处治技术研究及数值模拟分析 |
| 关键词： | 公路隧道;路基突水;处治技术;钢管桩;支护结构;有限元分析;数值模拟 |
| 摘要： | 我国作为岩溶分布最广泛的国家，岩溶面积约占我国总面积的20％。近年来随着经济的不断发展，西部大开发战略逐渐推进，隧道工程作为基础设施工程不可或缺的一部分发挥着重要的作用。因此，在岩溶区修建了大量的地下工程，而岩溶区隧道的稳定性问题越来越突出，岩溶导致的地质灾害给隧道工程的修建带来了很大的困难，造成了巨大的经济损失。所以，为了确保岩溶区隧道施工的顺利进行以及运营阶段的安全性，对岩溶区隧道进行研究是非常必要的。 本文以十天高速西峡隧道实际工程为依托，针对岩溶区公路隧道建设过程中存在的岩溶灾害问题进行了分析，给出了相应的处治方案；并对岩溶段隧道稳定性进行了数值和现场监测的对比分析。具体研究内容和结论如下： （1）归纳总结了岩溶的一般发育条件，从岩石的结构构造方面分析其可溶性机理；从岩溶形态和分类两方面分析岩溶发育的一般规律，并按照岩石的裸露条件和地质构造等几方面对岩溶进行划分；总结在岩溶区建设工程项目时所存在的工程地质问题，并从力学方面对岩溶突水的机理和行为特征进行研究分析，以伯努利能量方程为基础，推导涌水流速和流量的计算公式。 （2）分析完整顶板和不完整顶板两种情况下溶洞地基稳定性的评价方法，得到岩溶顶板最小安全厚度的计算公式；对采用有限元方法分析溶洞稳定性需要考虑的若干问题以及力学模型和相关参数的选取等方面进行研究。 （3）以十天高速西峡隧道实际工程为例，对公路隧道涌水量进行预测，并给出不良地质评价方法及其预处理方案；针对岩溶段隧道施工过程中遇到的小溶洞、路基突水问题，给出封堵和钢管桩加固路基的治理方案；针对岩溶段隧道施工过程中遇到的长大溶洞问题，提出一种新型的跨越溶洞的桩承式隧道支护结构，并给出详细的施工步骤，对其有益效果和工作原理进行分析，为解决隧道跨越长大溶洞问题提供一种新的思路。 （4）采用数值模拟的方法针对不同处置技术后西峡隧道的情况分别进行数值模拟分析，得到长大溶洞隧道塑性区云图，围岩位移的变化规律；通过对钢管桩基的监测结果对西峡隧道路基的稳定性进行评价，验证钢管桩加固路基稳定性的效果。 |
| 作者： | 骆世斌 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 董建华;邢庆儒 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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