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青岛地铁隧道穿越断层破碎带突涌水灾害稳定性分析及防控
| 论文题名： | 青岛地铁隧道穿越断层破碎带突涌水灾害稳定性分析及防控 |
| 关键词： | 地铁隧道;断层破碎带;施工工艺;突涌水灾害;稳定性;注浆加固 |
| 摘要： | 随着国家经济增长与城市发展需求，城市轨道交通系统发展被越来越多城市提上日程。在城市建设地铁系统时，建设过程中的安全问题被广泛重视，其中突涌水灾害是隧道建设过程中常见的重大地质灾害之一，突涌水灾害一旦发生，轻则影响工程进度，重则造成生命财产损失，因此在隧道建设过程中对突涌水灾害的防控至关重要。本文以青岛地铁13号线嘉陵江路站至香江路站区间隧道为研究对象，通过理论分析与数值模拟的方法对隧道穿越断层破碎带的稳定性进行分析，研究可能发生突涌水灾害的因素，并提出灾害防控措施。具体研究内容如下: (1)通过研究隧道突涌水的灾害类型，对造成突涌水灾害的影响因素包括地质条件影响、气象条件影响和其他条件影响因素进行分析，从宏观和微观两个角度分析隧道突涌水灾害的演化机理,得出突涌水灾害的发生往往包括两种及以上的隧道突涌水演化模式组合而导致。 (2)基于工程实际背景，建立隧道穿越断层破碎带模型，分析开挖扰动对于隧道稳定的影响，开挖节点位于隧道施工过程中的不同地段其影响结果不同,塑性区分布、孔隙水压力、围岩应力及变形量等参数变化同样存在区别。在不同地层的交界面，断层破碎带地段塑性区发展与分布范围最广，孔隙水压力在断层破碎带及断层破碎带与Ⅴ级围岩交界面处急剧上升，围岩最大主应力在该段区域明显减小，拱顶与拱底沉降在该段区域达到最大值6.49mm和5.86mm,在断层破碎带及地层交界面位置，施工开挖导致的稳定性影响明显较大。 (3)在断层破碎带中心位置，通过设置0.3MPa、0.4MPa和0.6MPa三种工况研究在不同孔隙水压力条件下对于隧道稳定的影响。随着孔隙水压力的提升,在断层破碎带中心位置塑性区的分布不断扩大，洞周水压梯度不断提高，拱顶与拱底沉降随着孔隙水压力的提升，位移量不断增大。通过控制孔隙水压力变量可知孔隙水压力增大时，隧道在施工时更易发生围岩破坏，导致突涌水灾害发生。 (4)根据数值模拟中出现的塑性区发展和围岩应力及变形量的变化，针对性进行注浆加固方案设计，并通过数值模拟对注浆加固效果进行验证。进行注浆加固后，隧道注浆圈范围内塑性区消失，在断层破碎带处，孔隙水压力降低，围岩岩体性质变强渗透性降低，拱顶与拱底的沉降量均减小，证明注浆方案的可行性。 |
| 作者： | 胡愚 |
| 专业： | 安全科学与工程 |
| 导师： | 王春源 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛理工大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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