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隧道上覆溶洞突涌水机理与安全厚度预测及工程应用
| 论文题名： | 隧道上覆溶洞突涌水机理与安全厚度预测及工程应用 |
| 关键词： | 隧道上覆溶洞;充水溶洞;突涌水;孕灾模式;最小安全厚度;数值计算 |
| 摘要： | 随着隧道及地下工程的大量修建，岩溶灾害问题日益严重，其中溶洞突涌水一直是岩溶隧道建设过程中的最严重的地质灾害之一，突涌水极易造成隧道工期延误、器械报废、人员伤亡。针对上述事实，通过理论分析、数值计算和软件设计手段对溶洞与隧道间最小安全厚度进行研究，以期对隧道建设提供有利的应用价值，主要内容如下: (1)总结充水溶洞赋存规律及孕灾模式。通过对已有的相关文献分析和总结，归纳出充水溶洞的地质赋存规律及充水性规律，初步分析了充水溶洞的孕灾模式，主要从涌水量与破坏通道两方面进行因素总结，充水溶洞的破坏力往往离不开其涌水量及破坏通道的形成，基于充水溶洞的破坏方式，分别根据地质前兆、力学前兆以及地球物理场前兆，归纳了孕灾性识别。 (2)建立三维含充水溶洞隧道数值模型，初探溶洞与隧道间最小安全厚度判据。采用大型数值计算软件Ansys10.0，建立了三维含球体充水溶洞的隧道数值模型，并设置一些列物理力学参数，形成多级工况，利用FLAC3D软件渗流模式进行隧道开挖收敛计算，通过数值计算可以揭示隧道围岩力学信息在充水溶洞的赋存情况下随开挖的变化规律，同时也获得溶洞与隧道间最小安全厚度的结论。 (3)设计一款基于数值计算结果的最小安全厚度预测软件系统。利用Microsoft Visual C++平台设计了一款集最小安全厚度预测与突涌水灾害预警软件系统，基于数值计算结果，通过一元回归和多元回归建立了溶洞与隧道间最小安全厚度预测数学模型，其中围岩级别因素设计有专门的评价模块，围岩级别是通过层次分析法以及专家打分原则进行的，综合考虑了主观性和客观性，使用两个工程案例对软件系统进行了验证，其结果与现场开挖具有较高的一致性。 |
| 作者： | 雷霆 |
| 专业： | 建筑与土木工程（岩土工程） |
| 导师： | 李利平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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