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公路隧道的渗流场与应力场的耦合分析
| 论文题名： | 公路隧道的渗流场与应力场的耦合分析 |
| 关键词： | 公路隧道;渗流场;应力场;耦合分析;数值模拟 |
| 摘要： | 涌水是隧道施工中常见的主要地质灾害,也是运营中的主要病害。在深埋隧道中,隧道通过的地质条件复杂,揭示的水文地质单元较多。隧道的开挖,引起周围岩体应力重分布,同时也破坏了地下水的排泄通道,加剧了地下水对岩体的改造作用。因此研究隧道区域裂隙岩体渗流场与应力场的耦合作用对工程安全有着极其重要的意义。尽管人们逐渐认识到渗流-应力耦合的重要性,目前的试验研究和理论方法还不成熟。考虑裂隙岩体渗流-应力耦合研究是一个十分复杂的课题,该课题目前已经取得了许多成果,但由于问题的复杂性,尚有许多不完善的地方,特别是在实际工程中对扰动后岩体的应用研究还不是很完善。本文针对这方面的情况,结合具体的公路隧道工程展开了一系列的相关工作。本文以西(安)-合(肥)高速公路上的李家河公路隧道为研究对象,结合现场观测、现场试验、理论研究及基于软件GEO-SLOPE的模拟分析等多种方法对公路隧道在开挖状态下的岩体水力几何参数、渗流场与应力场耦合计算模型、耦合与非耦合作用等多方面进行了研究,得出了一些对实际工程有指导意义的结论。论文的研究成果主要有以下几个方面:(1)通过分析得出,在隧道开挖的涌水预测中,必须考虑渗流场与应力场的耦合作用。(2)本文中,隧道周围应力场对渗流场的影响,主要是由于开挖引起隧道周围岩体应力重分布,导致新裂隙产生、原有裂隙闭合或扩展,从而改变了岩体的渗透性能即渗透系数发生改变,引起渗流量的变化。渗流场对应力场的影响只发生在6倍隧道半径范围内,原因是隧道开挖的影响范围只是6倍的隧道半径。(3)考虑渗流场与应力场的耦合作用,对于工程安全起着重要的作用,考虑耦合作用的水库对隧道的渗流量值比不考虑耦合的大,这有助于正确估算隧道开挖的涌水量。(4)通过数值模拟分析,为李家河公路隧道未来的开挖设计提供了更好的设计依据,利于更好的解决隧道开挖过程中的排水问题。(5)根据计算结果得出的隧道的渗流量,提出了相应的工程措施。 |
| 作者： | 侯伟 |
| 专业： | 防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 仵彦卿;丁卫华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安理工大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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