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基于渗流作用下软弱围岩公路隧道稳定性研究
| 论文题名： | 基于渗流作用下软弱围岩公路隧道稳定性研究 |
| 关键词： | 公路隧道;地下水渗流;注浆加固圈;隧道围岩;衬砌结构;支护结构;稳定性分析 |
| 摘要： | 地下水问题是隧道工程中的难点，隧道开挖会导致应力场和渗流场的改变，而渗流场的改变又会对隧道围岩和衬砌结构的应力、位移、孔隙水压力以及涌水量都有一定的影响。目前隧道开挖施工中解决地下水渗流问题最常用办法是对隧道围岩进行预注浆加固，但公路隧道设计规范（JTG D70－2004）并未具体说明注浆加固后对隧道围岩的应力、位移、孔隙水压力以及涌水量的影响。本文针对V级围岩隧道，采用岩土数值分析软件 FLAC3D对不同水位埋深隧道在开挖和支护各个阶段过程中的应力-应变进行分析，并对不同注浆圈厚度隧道围岩和支护结构加以分析。主要分析结果如下： （1）在隧道埋深固定为250m时，地下水位越高（即衬砌结构外水头压力越大），衬砌结构的位移、竖向应力、水平应力以及孔隙水压力和渗流量越大，而随着水位的增高，拱底隆起增大的速度（平均水头每增加30m，位移增大5.6%）要远大于拱顶沉降增大的速度（平均水头每增加30m，位移增大2.6%），说明地下水位的变化对隧道拱底隆起的影响相对较大。在开挖面不断推进过程中，隧道围岩监测点的径向位移和竖向应力都不断增大，在监测断面两侧，位移和应力增大的速度最快，距离监测断面越远，增大的速度越慢，最后位移和应力趋于稳定。 （2）隧道围岩各监测节点中，拱腰和拱肩的渗流速度最大（50m水头时分别为312cm3/s和277cm3/s），拱顶次之（为237cm3/s），拱脚和拱底最小（分别为157cm3/s和53cm3/s）。随着地下水位的增高，隧道周围各点的渗流速度越来越大。在开挖到监测断面之前，渗流速度越来越大；在开挖临近监测断面时，渗流速度增大的速度最快；开挖到监测断面时，渗流速度达到最大峰值；开挖超过监测断面之后，渗流速度开始减小，开始时减小速度相对较快，在开挖过一段距离后，减小速度变慢，最后趋于稳定。 （3）随着注浆加固圈厚度增大，隧道围岩的径向位移、孔隙水压力以及渗流速度不断减小，但竖向应力不断增大。当注浆圈厚度小于6m时，注浆圈厚度的增大对减小隧道衬砌结构上的位移、孔隙水压力以及渗流速度的效果非常明显。但当注浆圈厚度超过6m后，效果明显下降。 |
| 作者： | 董清哲 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 徐东强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河北工业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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