岩溶空洞及围岩参数变异性对隧道施工安全性影响分析

发布时间：2017-03-28 09:00

  本文关键词：岩溶空洞及围岩参数变异性对隧道施工安全性影响分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国工程建设的不断发展,越来越多的地区将建设铁路及公路隧道,由于岩溶在我国西南地区分布广泛,这便不可避免地会遇到溶蚀空洞影响下的隧道施工安全问题。空洞及围岩参数的变异性都是影响岩溶隧道安全性的重要因素。空洞相对于隧道不同位置及距离对隧道的影响不尽相同,采取的应对措施也有一定差异；而目前关于围岩自身的空间变异性对隧道影响的研究较少,其影响规律也不够完整清晰。因此,考虑岩溶空洞及围岩变异性对隧道安全性的影响,对岩溶隧道施工具有重要的指导意义。本文基于随机场的理论,对岩溶地区空洞影响下的隧道施工安全性展开了研究。分别考虑空洞变异性及围岩的空间变异性对隧道的影响,并结合贵瓮高速公路建中隧道工程实例,得到了如下结论：(1)研究岩溶空洞变异性对隧道安全性的影响,其变异性主要体现在空洞相对于隧道的不同位置及距离,并将围岩视为均质体,考虑对围岩的注浆加固,得到了空洞位置及距离变化对隧道变形及衬砌内力的影响规律,并分析了空洞对隧道安全性的影响,从而得到了最不利的空洞位置。(2)基于随机场理论,考虑围岩弹性模量、重度、粘聚力及内摩擦角等参数的空间变异性,对最不利空洞位置的隧道施工进行模拟,并实现了分别考虑围岩竖直与水平方向相关距离变化对隧道安全性的影响,在此基础上,对注浆与非注浆情况下的模拟结果进行对比,从而得出围岩弹性模量、重度、粘聚力及内摩擦角变异性及围岩相关距离对隧道变形及衬砌内力的影响规律,以及注浆加固对其的控制效果。(3)结合贵瓮高速公路建中隧道的工程实例,采用现场地勘数据对实际工况进行模拟,从而验证了岩溶空洞对隧道安全性的影响及注浆加固对其的控制效果；并分别运用以往将围岩视为均质体的确定性模拟方法及考虑围岩变异性的随机场模拟方法对突现空洞断面进行模拟,将结果与实测数据进行比较,从而得到随机场模拟方法对实际工程的指导意义。
【关键词】：岩溶空洞 随机场 变异系数 相关距离 失效概率 注浆加固
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1. 绪论11-19
• 1.1 选题背景及意义11-12
• 1.1.1 选题背景11
• 1.1.2 选题意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 空洞的发育特征及稳定性12-13
• 1.2.2 岩溶空洞对隧道安全性影响13-14
• 1.2.3 随机场理论在隧道工程中的应用14-15
• 1.3 论文研究内容及思路15-17
• 1.3.1 论文研究内容15-16
• 1.3.2 研究方法及技术路线图16-17
• 1.4 论文主要创新点17-19
• 2. 岩溶空洞变异性对隧道安全性影响分析19-35
• 2.1 计算模型19-20
• 2.2 空洞变异性对隧道安全性影响分析20-31
• 2.2.1 无空洞20-22
• 2.2.2 空洞位于拱顶22-24
• 2.2.3 空洞位于拱肩24-26
• 2.2.4 空洞位于洞侧26-27
• 2.2.5 空洞位于墙脚27-29
• 2.2.6 空洞位于仰拱中部29-31
• 2.3 空洞对隧道安全性影响分析31-33
• 2.4 本章小结33-35
• 3. 围岩参数空间变异性对岩溶隧道安全性影响分析35-81
• 3.1 随机场基本理论35-39
• 3.1.1 随机场概念35
• 3.1.2 随机场的数字特征35-36
• 3.1.3 相关距离36-37
• 3.1.4 随机场的离散方法37-39
• 3.2 计算参数、原理及模型39-44
• 3.2.1 参数变异性及相关距离确定39-41
• 3.2.2 计算原理及模型41-44
• 3.3 围岩参数空间变异性对隧道安全性影响分析44-78
• 3.3.1 围岩弹性模量变异性影响分析44-52
• 3.3.2 围岩重度变异性影响分析52-57
• 3.3.3 围岩粘聚力变异性影响分析57-62
• 3.3.4 围岩内摩擦角变异性影响分析62-66
• 3.3.5 竖直相关距离影响分析66-73
• 3.3.6 水平相关距离影响分析73-78
• 3.4 本章小结78-81
• 4. 工程应用81-93
• 4.1 工程概况81-85
• 4.1.1 工程基本情况及地质条件81-82
• 4.1.2 施工方法、难点及应对措施82-84
• 4.1.3 监控量测84-85
• 4.2 空洞对隧道安全性影响及注浆效果工程应用分析85-87
• 4.2.1 计算模型85-86
• 4.2.2 数值模拟结果86-87
• 4.3 考虑围岩参数变异性的工程应用分析87-90
• 4.3.1 计算模型87-88
• 4.3.2 数值模拟结果88-90
• 4.4 本章小结90-93
• 5. 结论与展望93-95
• 5.1 结论93-94
• 5.2 展望94-95
• 参考文献95-99
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果99-103
• 学位论文数据集103

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