深埋岩溶隧道突水灾变演化规律研究

发布时间：2018-05-07 01:06

  本文选题：岩溶隧道 + 突水　； 参考：《中国矿业大学》2017年硕士论文

【摘要】：随着我国西部大开发战略的稳步实施,我国西南地区正面临着交通隧道和水利工程建设的黄金期,大量隧道在岩溶地区修建,面临的突水地质灾害越来越严峻。而隧道在开挖过程中的突水更是带来很大的人员伤亡和财产损失。为了研究开挖扰动条件下深埋岩溶隧道突水灾变演化规律,采用自制的可视化隧道突水实验装置、研究隧道突水的三维突水实验系统和COMSOL Multiphysics有限元分析软件,主要开展了以下工作:(1)自行设计加工了一种可以模拟隧道突水通道形成过程的可视化模型试验装置,利用该装置,研究了不同防突厚度条件下隧道突水的灾变演化特征,获得了突水突泥量、孔隙水压力及土压力随时间的变化规律。(2)利用课题组的研究隧道突水的三维突水实验系统,开展了开挖扰动条件下深埋岩溶隧道突水的物理模型试验,研究不同水压、不同防突岩体条件下,各测点的孔隙水压力动态演化规律,获得了隧道岩体内孔隙水压力变化速率随时间的变化趋势、隧道突水所需时间、水力梯度的变化规律。(3)基于COMSOL Multiphysics,建立不同防突厚度岩体的数值计算模型,研究不同岩体渗透系数和不同承压水压力条件下防突岩体的孔隙水压力变化规律,获得了防突岩体内部孔隙水压力等值面随时间的变化特征。(4)根据物理模型试验和数值模拟成果,建立了开挖扰动条件下开挖面附近孔隙水压力与防突岩体渗透系数和承压水压力相关关系的经验公式,并研究了各参数的变化规律。
[Abstract]:With the steady implementation of the strategy of developing western China, the southwest of China is facing the golden period of traffic tunnel and water conservancy project construction. A large number of tunnels are built in karst area, and the geological disasters of water inrush are becoming more and more serious. The tunnel water inrush in the excavation process brings a lot of casualties and property losses. In order to study the evolution law of water inrush in deep buried karst tunnel under the condition of excavation disturbance, the 3D water inrush experimental system and COMSOL Multiphysics finite element analysis software of tunnel water inrush were studied by using the self-made visual tunnel water inrush experimental device. The main work is as follows: (1) A visualized model test device that can simulate the formation process of tunnel water inrush passage is designed and manufactured by ourselves. Using this device, the catastrophic evolution characteristics of tunnel water inrush under different anti-outburst thickness conditions are studied. The variation law of water inrush mud quantity, pore water pressure and earth pressure with time is obtained. The physical model test of water inrush in deep buried karst tunnel under the condition of excavation disturbance has been carried out by using the three-dimensional water inrush experimental system of tunnel inrush studied by our research group. The dynamic evolution law of pore water pressure in different water pressure and anti-outburst rock mass is studied. The variation trend of pore water pressure with time in tunnel rock is obtained, and the time required for tunnel water inrush is obtained. Based on COMSOL Multiphysics, a numerical model of rock mass with different anti-outburst thickness is established to study the variation of pore water pressure in different rock mass permeability coefficient and pressure under different confined water pressure. According to the physical model test and numerical simulation results, the variation characteristics of pore water pressure equivalent surface with time in anti-outburst rock mass are obtained. An empirical formula of the correlation between pore water pressure near excavating surface and permeability coefficient and confined water pressure of anti-outburst rock mass is established under the condition of excavation disturbance, and the variation law of each parameter is studied.
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U456.3

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨宏民;孙毅宾;;极薄保护层开采的保护效果研究[J];煤矿安全;2017年01期

2 王志荣;贺平;李潇旋;陈玲霞;;基于岩体流变性的矿井防突岩柱临界安全厚度计算方法[J];岩土力学;2016年S2期

3 杨登峰;柴茂;江博文;李博;柴佳乐;赵限维;;底板隐伏断层采动活化突水的断裂力学分析[J];煤矿安全;2016年09期

4 张庆松;王德明;李术才;张霄;谭英华;王凯;;断层破碎带隧道突水突泥模型试验系统研制与应用[J];岩土工程学报;2017年03期

5 乔培贞;;岩溶隧道突水机理影响因素分析研究[J];建筑技术开发;2015年12期

6 李新宇;张顶立;房倩;宋浩然;;越江跨海隧道突水模式研究[J];现代隧道技术;2015年04期

7 李集;卢浩;夏沅谱;;岩溶隧道防突安全厚度研究综述及估算方法探讨[J];隧道建设;2014年09期

8 郭佳奇;李宏飞;徐子龙;;岩溶区隧道突水灾害防治原则及治理对策[J];中国地质灾害与防治学报;2014年03期

9 李术才;刘斌;孙怀凤;聂利超;钟世航;苏茂鑫;李貅;许振浩;;隧道施工超前地质预报研究现状及发展趋势[J];岩石力学与工程学报;2014年06期

10 黄明利;管晓明;吕奇峰;;基于弹性力学的诱导劈裂注浆机制分析[J];岩土力学;2013年07期

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 黄震;流固耦合作用下岩体渗流演化规律与突水灾变机理研究[D];中国矿业大学;2016年

2 孙怀凤;隧道含水构造三维瞬变电磁场响应特征及突水灾害源预报研究[D];山东大学;2013年

3 郭佳奇;岩溶隧道防突厚度及突水机制研究[D];北京交通大学;2011年

4 王遇国;岩溶隧道突水灾害与防治研究[D];中国铁道科学研究院;2010年

5 刘招伟;圆梁山隧道岩溶突水机理及其防治对策[D];中国地质大学;2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 宁保平;强度折减法在立井揭煤突出危险性分析中的应用[D];安徽理工大学;2016年

2 郜俊智;煤矿断层活化与突水的力学机理研究[D];太原理工大学;2016年

3 高杨;复杂水文地质条件下德江隧道突水防灾顶板安全距离研究[D];贵州大学;2016年

4 陈骏骏;岩溶隧道涌突水灾害风险评价研究[D];吉林大学;2016年

5 贾汝涛;中坝岩溶隧道突水形成机理及防治措施研究[D];成都理工大学;2013年

6 杨子汉;基于饱和与非饱和渗流隧道突水突泥研究[D];长沙理工大学;2013年

7 郭文广;岭脚隧道突水突泥地质灾害成因分析与综合治理研究[D];广西大学;2012年

8 刘记;岩溶地区隧道突水机理与结构力学行为研究[D];西南交通大学;2012年

，

本文编号：1854704