径向注浆对富水软弱围岩隧道二次衬砌的影响研究

发布时间：2017-10-19 01:36

  本文关键词：径向注浆对富水软弱围岩隧道二次衬砌的影响研究

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【摘要】：在富水软弱围岩中开挖隧道往往都会遇到与地表水有联系的软弱破碎地层,当在旱季施工时上述地段地下水很小甚至没有明显的地下水,而到隧道二次衬砌完成后的暴雨季节,地下水量会陡然增加。如果此时衬砌排水系统通畅,就会造成地下水过量排放,进而导致环境破坏;如果此时衬砌排水系统堵塞,就会引起衬砌背后水压力过大,造成二次衬砌开裂破坏,发生渗漏水病害。实践证明在这种情况下对二次衬砌拆后重建或者直接加厚均存在诸多不利影响,而目前采用的分段径向注浆方法既能避免二次衬砌拆除后的安全风险,又避免了直接加厚二次衬砌后不能满足建筑限界要求。然而,人们对于分段径向注浆对二次衬砌的作用机理了解甚少。本文在分析岩体注浆理论的基础上,采用有限单元法建立前进式分段径向注浆数值模型,对注浆过程中影响二次衬砌的相关主要因素进行了研究,获得了一系列有意义的成果:(1)分析和对比了不同注浆顺序对二次衬砌的影响,提出了相对安全的分部注浆先后顺序,对注浆施工顺序选择具有指导意义;(2)分析了径向钻孔靠近衬砌初始段注浆压力对二次衬砌的影响,提出了不同厚度二次衬砌初始段注浆压力的合理取值范围;(3)分析了在径向钻孔距衬砌较远的第二段和第三段中不同注浆压力对二次衬砌的影响,提出了各段注浆压力的合理取值范围,对各段中注浆压力的选择和压力组合的优化具有借鉴意义;(4)以双碑隧道工程为依托,将本文研究结果与工程实际注浆对比,分析了分段注浆过程中各段注浆压力取值的合理性,提出了优化的径向注浆方案。
【关键词】：富水 隧道 软弱围岩 径向注浆 二次衬砌
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.91
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-13
• 1.1 本文研究的目的及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.2.1 径向注浆研究现状11
• 1.2.2 径向注浆对支护结构影响的研究现状11-12
• 1.3 目前存在的问题12
• 1.4 主要研究方法和内容12-13
• 第二章 软弱围岩隧道径向注浆机理研究及模拟方法13-24
• 2.1 岩体注浆理论13-18
• 2.1.1 多孔介质注浆理论13-17
• 2.1.2 拟连续介质注浆理论17
• 2.1.3 裂隙介质注浆理论17-18
• 2.1.4 孔隙和裂隙双重介质注浆理论18
• 2.2 压密式注浆18-21
• 2.2.1 简介18-19
• 2.2.2 压密式注浆方式19-20
• 2.2.3 控制性径向压密注浆工艺20-21
• 2.3 围岩参数变化以及注浆压力的模拟方法21-24
• 2.3.1 围岩参数变化的模拟21-23
• 2.3.2 注浆压力的模拟23-24
• 第三章 数值模拟方案24-29
• 3.1 有限元计算模型24-26
• 3.1.1 几何模型24-26
• 3.1.2 数值分析模型26
• 3.2 数值模型参数的确定26-27
• 3.3 径向注浆工况的模拟27-29
• 第四章 不同注浆顺序对隧道二次衬砌的影响研究29-43
• 4.1 二次衬砌轴力对比分析29-31
• 4.2 二次衬砌弯矩对比分析31-33
• 4.3 二次衬砌安全系数对比分析33-36
• 4.4 仰拱-侧墙-拱顶顺序注浆影响分析36-42
• 4.4.1 注浆对二衬衬砌轴力影响分析36-38
• 4.4.2 注浆对二衬衬砌弯矩影响分析38-40
• 4.4.3 注浆对二衬衬砌安全系数影响分析40-42
• 4.5 小结42-43
• 第五章 二次衬砌径向注浆初始压力研究43-54
• 5.1 初始注浆压力对 0.7m厚二次衬砌的影响分析43-47
• 5.1.1 二次衬砌轴力对比分析43-44
• 5.1.2 二次衬砌弯矩对比分析44-45
• 5.1.3 二次衬砌安全系数对比分析45-47
• 5.2 初始注浆压力对 0.8m厚二次衬砌的影响分析47-51
• 5.2.1 二次衬砌轴力对比分析47-48
• 5.2.2 二次衬砌弯矩对比分析48-49
• 5.2.3 二次衬砌安全系数对比分析49-51
• 5.3 对比分析51-53
• 5.4 小结53-54
• 第六章 不同径向注浆压力对二次衬砌影响研究54-66
• 6.1 不同第二段注浆压力对二次衬砌的影响分析54-57
• 6.1.1 二次衬砌轴力对比分析54-55
• 6.1.2 二次衬砌弯矩对比分析55-56
• 6.1.3 二次衬砌安全系数对比分析56-57
• 6.2 不同第三段注浆压力对二次衬砌的影响分析57-65
• 6.2.1 各观测点二次衬砌安全系数对比分析58-60
• 6.2.2 不同第二段注浆压力时二次衬砌安全性对比分析60-65
• 6.3 小结65-66
• 第七章 径向注浆技术在双碑隧道中的应用66-75
• 7.1 工程概况66
• 7.2 工程地质和水文条件66-68
• 7.2.1 工程地质条件66-67
• 7.2.2 水文地质条件67-68
• 7.3 模型参数选取68
• 7.4 二衬衬砌安全性对比评价68-74
• 7.4.1 相同深度径向注浆对二衬衬砌的影响分析69-71
• 7.4.2 不同深度径向注浆对二衬衬砌的影响分析71-74
• 7.5 小结74-75
• 第八章 结论与展望75-77
• 8.1 结论75-76
• 8.2 展望76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-80
• 攻读学位期间取得的研究成果80

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本文编号：1058319