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隧道穿越富水断层围岩稳定性流固耦合研究

发布时间:2018-09-17 15:20
【摘要】:围岩稳定性和结构安全一直是富水区山岭隧道修建过程中的热点问题,长期受到学术界和工程界的关注。以罗汉坡公路隧道穿越F5富水断层为依托,建立三维流固耦合数值力学模型,模拟施工全过程,研究围岩变形特性、力学响应、渗流场、能量集聚,以及衬砌结构位移。研究结果表明:掌子面前方围岩出现高水压积聚现象,应进行超前1D(D为隧道跨度)钻孔排水,降低掌子面前面水压集聚程度;掌子面前方有效影响挤出变形的距离为0.5D。由于断层及其前后围岩刚度差异,衬砌沿纵向发生不均匀变形,断层前、后10 m范围内衬砌应加大配筋,防止结构压剪破坏,提高衬砌整体稳定性及降低运营阶段风险。研究成果直接指导罗汉坡隧道F4断层的施工,也可为今后富水地层类似隧道及地下工程设计、施工提供参考和借鉴。
[Abstract]:The stability of surrounding rock and structural safety have been the hot issues in the construction of mountain tunnels in water-rich areas, and have been concerned by the academic and engineering circles for a long time. Based on Luo Han slope highway tunnel crossing F5 water-rich fault, a three-dimensional fluid-solid coupling numerical mechanical model was established to simulate the whole construction process. The deformation characteristics of surrounding rock, mechanical response, seepage field, energy accumulation and lining structural displacement were studied. The results show that high water pressure accumulation occurs in the surrounding rock in front of the face, so the water pressure accumulation in front of the face should be reduced by borehole drainage in advance of 1 D (D as the tunnel span), and the distance of the front of the face is 0.5 D. Because of the difference of the stiffness of the fault and its surrounding rock, the lining has uneven deformation along the longitudinal direction. Before and after the fault, the lining should be reinforced to prevent the structural compression and shear damage, to improve the overall stability of the lining and to reduce the risk in the operation stage. The research results can direct the construction of the F4 fault of Luo Han slope tunnel, and can also provide reference for the similar tunnel and underground engineering design in the future.
【作者单位】: 石家庄铁路职业技术学院;
【基金】:国家自然科学基金项目(51178399)
【分类号】:U455.49

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本文编号:2246319

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