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中-低渗透介质中隧道涌水模型试验研究
| 论文题名： | 中-低渗透介质中隧道涌水模型试验研究 |
| 关键词： | 隧道涌水;渗透介质;模拟试验;渗透系数;涌水量计算 |
| 摘要： | 隧道涌水量预测一直是国内外学者最为关注的问题，在众多的工程实践中，其预测值与实测值往往相差甚远。根据对国内外已修建的隧道分析，其出现偏差的原因主要有以下两点:(1)预测模型运用不当;(2)参数选择不合理。 在实际工程中，运用地下水动力学法计算涌水量时，通常会将水位降深S直接等同于隧底以上的水头值。然而在很多情况下，这种近似处理往往是不可取的，尤其是在中-低渗透介质中，当有稳定的补给边界时，疏干区尚不能扩展到隧道底板。因此，在收集了国内外有关隧道涌水方面的物理模型试验研究方案的基础上，自主研制了“渗流槽隧道施工排水物理模拟试验装置”，并选用了渗透系数分别为2.865m/d、1.380 m/d、0.236 m/d、0.072 m/d四种中-低渗透介质制作成理想均质的有限潜水含水层，模拟在无降水、蒸发的条件下，隧道轴线两侧有稳定补给边界，且隔水底板为水平时，分别与不同含水层厚度组合而成的20种工况，当隧道开挖稳定后的流量与流场的变化，并通过试验数据分析得出了以下结论: 1、试验中，隧道开挖后稳定涌水量Q明显随着含水层厚度和渗透系数的增大而增大; 2、在这20种工况条件下，隧道开挖稳定后的降位漏斗都未降到隧道底板。 3、在含水层厚度一定但渗透系数不同时，水位降深S会随着渗透系数的增大而增大，但在含水层厚度较大，且两侧有稳定性补给边界时，随着降位漏斗的扩大并到达补给边界获得稳定补给后，此时降位漏斗会保持在隧顶上方的一定高度，而不一定会降到隧道底板。 4、本次试验中，稳定涌水量Q与水位降深S的曲线类型都可表示为幂函数曲线类型，且得到了只考虑渗透系数影响下的Q-S关系式。 5、只考虑渗透系数的影响，并通过α=S/H（其中H相当于最大的水位降深Smax）进行无量纲化，作了α随渗透系数K变化的关系曲线图，最终得到了α-K关系式。 6、通过地下水动力学法预测隧道的稳定涌水量时，对同一渗透系数条件下的稳定涌水量Q和水位降深S分别求取了平均值，并分别取(S)=H，以及通过α-K关系式求取的S值，获得如下结论: 1)在渗透系数较小的情况下，可以选用科斯加科夫法、落合敏郎法以及佐藤邦明经验公式，取(S)=H对稳定涌水量进行估测。 2)运用裘布依理论公式不论取(S)=H还是S=H，计算所得的稳定涌水量值都较试验测量值整体偏小，且在渗透系数较小的情况下取(S)=H时误差更大。 3)运用铁路经验公式取(S)=H时，计算所得的结果最为接近实测稳定涌水量值，且其渗透系数越小其误差越小，实际工程中推荐使用将水位降深取隧道底板之上的水头值进行稳定涌水量的计算。 |
| 作者： | 万媛 |
| 专业： | 地质工程 |
| 导师： | 许模;毛邦燕 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 成都理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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