基于位移监测的隐伏溶洞预测方法及围岩变形特征分析

发布时间：2019-04-10 09:45

【摘要】：岩溶隧道溶洞塌方、突水突泥等地质灾害给隧道施工和运营安全造成极大威胁,引起了国内外专家学者的广泛关注。研究岩溶地区岩溶发育特征与规律,制定合适的溶洞预报方案,分析溶洞对隧道围岩变形特征影响规律,并制定合理的溶洞治理方案,具有至关重要的意义。齐岳山隧址区岩溶强发育,隧址区已建高风险岩溶隧道宜万铁路齐岳山隧道和沪蓉西高速齐岳山隧道,工程建设中出现了百余次重大岩溶突水突泥事故,揭露溶洞大大小小数十个。利万高速齐岳山隧道建设过程中多次发生大型涌水灾害,利万高速谋道连接线齐岳山隧道,进洞不足百米,发现直径大于2m溶洞十余个,其中GK3+210～GK3+272特大水平溶洞纵向延伸数百米,给隧道施工带来了很大困难。因此,基于四条齐岳山隧道溶洞统计研究齐岳山隧址区岩溶发育规律及特征,采用基于位移监测的方法预测隐伏溶洞的存在,分析不同分布状态下单一隐伏溶洞和不同空间组合关系的多隐伏溶洞对隧道围岩变形特征的影响规律,建立不同分布形态下溶洞治理技术体系。研究成果可为类似岩溶地区隧道的建设提供重要的理论依据和技术指导。本文主要研究内容如下:(1)系统收集国内外溶洞典型工程案例,归纳总结溶洞发育的控制因素和赋存规律;研究隧道不良地质体识别的综合超前地质预报技术;结合已建沪蓉西高速齐岳山隧道和宜万铁路齐岳山隧道的岩溶地质、溶洞发育以及隧道施工等方面的相关资料,依托利万高速齐岳山隧道和谋道连接线齐岳山隧道工程实例,采用野外地质踏勘、施工现场调研和岩溶水示踪试验等方法,探究齐岳山隧址区岩溶发育的控制因素、特征规律及分类特征。(2)采用数值计算的方法,针对不同形状、不同大小、不同距离、不同位置单一隐伏溶洞在不同施工步骤下的围岩位移特征进行研究,揭示不同分布形态下单一隐伏溶洞对隧道围岩位移特征的影响规律,探究溶洞失稳机理,为基于位移监测的隐伏溶洞预测方法和溶洞的治理提供理论依据。(3)采用数值计算的方法,研究顶部竖向组合溶洞、横向组合溶洞、纵向组合溶洞在不同溶洞间距情况下,对隧道围岩位移特征的影响,揭示组合溶洞对隧道围岩位移特征的影响规律,为溶洞的预测和治理提供理论依据。(4)基于隐伏溶洞对隧道围岩位移影响规律的研究,结合工地现场实践,提出一种隐伏溶洞预测新方法,即基于位移监测的隐伏溶洞预测方法,并采用数值计算方法对该隐伏溶洞预测方法的可行性进行验证,同时对该方法在现场的具体操作步骤进行详细阐述,为隧道隐伏溶洞的预测提供了一种新思路。(5)总结隧道施工过程中不同部位不同大小溶洞处治技术,以利万高速公路齐岳山隧道与谋道连接线齐岳山隧道施工过程中所遇溶洞工程实例为依托,分析围岩变形特征和破坏机理,为溶洞处治和隧道支护提供依据。
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【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U456.3;U451.2
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本文编号：2455694