岩溶隧道防突结构安全厚度研究
发布时间：2021-12-29 00:43
随着我国西部地区交通事业的迅猛发展,大埋深、高水压岩溶隧道的修建也越来越多。受到地质条件影响,这类隧道施工过程中往往会遭遇突水突泥事故突水灾害严重威胁着施工人员的安全以及隧道施工的安全。预留合适的防突厚度是保证岩溶隧道工程安全性以及经济性的有效方法。本文借助可以考虑流固耦合的有限元程序对隧道突水进行模拟,采用多元线性拟合和理论分析建立防突结构最小安全厚度的计算模型。并对不同工况下隧道突水过程以及突水通道形成规律进行研究,旨在加深对隧道突水机理的认识,为岩溶隧道的设计和施工提供参考主要研究内容如下（1）针对承压水腔体位于隧道周边以及掌子面前方这两种工况,采用正交试验的方式研究了隧道埋深、隧道直径、腔体直径、模量、粘聚力以及水压对防突结构最小安全厚度的影响规律以及显著性。结果表明模量对防突结构无影响;随着埋深的增加,隧道周边防突结构最小安全厚度呈现出先增加后减小的趋势,而掌子面前方防突结构最小安全厚度呈现出线性增加趋势;其他因素对防突结构最小安全厚度的影响趋势与腔体位置无关,呈现出近似线性关系（2）根据承压水腔体位于隧道周边的数值模拟结果,对不同工况下隧道突水的过程以及突水通道的形成规律进...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
图１突水灾害分类??不同类型的突水灾害有着不同的致灾构造以及不同的致灾机理
图１－２论文技术路线图??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]承压型隐伏溶洞突水灾变演化过程模型试验[J]. 李术才,潘东东,许振浩,李利平,林鹏,袁永才,高成路,路为. 岩土力学. 2018(09)
[2]岩溶隧道掌子面防突厚度理论分析[J]. 郭佳奇,李宏飞,陈帆,贺振宇. 地下空间与工程学报. 2017(05)
[3]基于上限原理的两种岩溶隧道岩墙厚度计算方法[J]. 杨子汉,杨小礼,许敬叔,李永鑫,孙志彬. 岩土力学. 2017(03)
[4]岩溶隧道突水灾害形成机理及发展趋势[J]. 李术才,王康,李利平,周宗青,石少帅,柳尚. 力学学报. 2017(01)
[5]流-固耦合模型试验用的新型相似材料研制及应用[J]. 王凯,李术才,张庆松,张霄,李利平,张乾青,刘聪. 岩土力学. 2016(09)
[6]断层破碎带隧道突水突泥灾变演化模型试验研究[J]. 王德明,张庆松,张霄,王凯,谭英华. 岩土力学. 2016(10)
[7]基于突变理论的岩溶隧道与隐伏溶洞安全距离分析[J]. 师海,白明洲,许兆义,田岗. 现代隧道技术. 2016(04)
[8]断层破碎带隧道突水突泥模型试验系统研制与应用[J]. 张庆松,王德明,李术才,张霄,谭英华,王凯. 岩土工程学报. 2017(03)
[9]越江跨海隧道突水模式研究[J]. 李新宇,张顶立,房倩,宋浩然. 现代隧道技术. 2015(04)
[10]剪胀围岩隧道开挖响应曲线的等价圆近似法[J]. 苏永华,张盼凤,肖旺. 岩土工程学报. 2015(S1)
博士论文
[1]岩溶隧道突水机理及防突层安全厚度研究[D]. 储汉东.中国地质大学 2017
[2]基于等效岩体力学参数的隧道下伏溶洞顶板安全厚度研究[D]. 刘波.北京科技大学 2016
[3]沪蓉西高速公路乌池坝岩溶隧道涌水成灾机理研究[D]. 王国斌.中国地质大学 2012
[4]岩溶隧道防突厚度及突水机制研究[D]. 郭佳奇.北京交通大学 2011
[5]岩体水压致裂机理研究及在矿山突水中的应用[D]. 刘洪磊.东北大学 2011
[6]岩溶隧道突水灾害与防治研究[D]. 王遇国.中国铁道科学研究院 2010
[7]岩溶隧道涌突水地质灾害破坏机理与预警技术研究[D]. 马士伟.中国铁道科学研究院 2011
[8]高水压充填型岩溶隧道稳定性研究[D]. 莫阳春.西南交通大学 2009
[9]高风险岩溶隧道突水灾变演化机理及其应用研究[D]. 李利平.山东大学 2009
[10]隐伏溶洞对隧道围岩[D]. 宋战平.西安理工大学 2006
硕士论文
[1]隧道前方充水溶洞对围岩稳定性影响与防突安全厚度研究[D]. 王浩.山东大学 2018
[2]近接高水压溶腔隧道涌水机理及施工安全控制技术研究[D]. 张静.西南交通大学 2018
[3]圆形隧道破坏分区及成拱破坏研究[D]. 孔祥飞.北京交通大学 2016
[4]注浆—冻结法联合加固软土地基的数值模拟[D]. 郭玮卿.北京交通大学 2015
[5]隐伏溶洞对隧道围岩稳定性的影响规律及鄂西山区岩溶处治技术研究[D]. 郭明.山东大学 2014
[6]岩溶隧道底板安全厚度预测模型研究[D]. 朱浩博.北京交通大学 2013
[7]盾构掘进泥水劈裂现象试验研究[D]. 宋为.北京交通大学 2013
[8]岩溶隧道与溶洞的安全距离研究[D]. 曹茜.北京交通大学 2010
[9]水压充填型岩溶隧道突水机理及衬砌结构力学特性研究[D]. 聂志凌.西南交通大学 2009
本文编号：3555054
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
图１突水灾害分类??不同类型的突水灾害有着不同的致灾构造以及不同的致灾机理
图１－２论文技术路线图??
ｖ?＝?ｑ，ｂ?＝?．＾Ｌｊ??１２＂?（２－２０）??当裂缝的发展发展方向与ｘ轴的夹角为０时，如图２－２所示，可以将裂缝内流体??的速度沿着坐标轴方向进行正交分解。因此，裂缝内流体的表观速度矢量可表示??为：??（２－２１）??＾－＾－ｃｏｓ９?０??Ｃ．?＝?１２＂?（２－２２）??，７?０?＾ｓｉｎ，??Ｌ?１２＂」??式（２－２１）与达西定律有着相同的形式，因此Ｃ；可视为裂缝的渗透系数。???？?ｘ??图２－２流体表观速度分解示意图??２．４裂缝的离散??希望可以用相同的有限元网格来模拟岩体和岩体中产生的裂缝，裂缝中流体??的质量守恒关系是建立所需有限元方程的出发点。图２－３展示的是线性裂缝以及被??该裂缝贯穿的岩体单元。??Ｓｏｉｌ?ｅｌｅｍｅｎｔｓ?Ｆｒａｃｔｕｒｅ?Ｆｒａｃｔｕｒｅ?ｅｌｅｍｅｎｔｓ??图２－３裂缝单元示意图??流体在裂缝中的质量守恒方程可用其连续性进行描述。而裂缝中流体的连续??性必须满足裂缝中流体的注入率等于裂缝中流体体积增加率和流体通过裂缝壁渗??透损失体积率之和。裂缝单元的连续性方程和岩体单元连续性方程具有相同的形??式，如式２－９所示。在导水率非常小的情况下，裂缝中的流体很难发生渗透，因为??１７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]承压型隐伏溶洞突水灾变演化过程模型试验[J]. 李术才,潘东东,许振浩,李利平,林鹏,袁永才,高成路,路为. 岩土力学. 2018(09)
[2]岩溶隧道掌子面防突厚度理论分析[J]. 郭佳奇,李宏飞,陈帆,贺振宇. 地下空间与工程学报. 2017(05)
[3]基于上限原理的两种岩溶隧道岩墙厚度计算方法[J]. 杨子汉,杨小礼,许敬叔,李永鑫,孙志彬. 岩土力学. 2017(03)
[4]岩溶隧道突水灾害形成机理及发展趋势[J]. 李术才,王康,李利平,周宗青,石少帅,柳尚. 力学学报. 2017(01)
[5]流-固耦合模型试验用的新型相似材料研制及应用[J]. 王凯,李术才,张庆松,张霄,李利平,张乾青,刘聪. 岩土力学. 2016(09)
[6]断层破碎带隧道突水突泥灾变演化模型试验研究[J]. 王德明,张庆松,张霄,王凯,谭英华. 岩土力学. 2016(10)
[7]基于突变理论的岩溶隧道与隐伏溶洞安全距离分析[J]. 师海,白明洲,许兆义,田岗. 现代隧道技术. 2016(04)
[8]断层破碎带隧道突水突泥模型试验系统研制与应用[J]. 张庆松,王德明,李术才,张霄,谭英华,王凯. 岩土工程学报. 2017(03)
[9]越江跨海隧道突水模式研究[J]. 李新宇,张顶立,房倩,宋浩然. 现代隧道技术. 2015(04)
[10]剪胀围岩隧道开挖响应曲线的等价圆近似法[J]. 苏永华,张盼凤,肖旺. 岩土工程学报. 2015(S1)
博士论文
[1]岩溶隧道突水机理及防突层安全厚度研究[D]. 储汉东.中国地质大学 2017
[2]基于等效岩体力学参数的隧道下伏溶洞顶板安全厚度研究[D]. 刘波.北京科技大学 2016
[3]沪蓉西高速公路乌池坝岩溶隧道涌水成灾机理研究[D]. 王国斌.中国地质大学 2012
[4]岩溶隧道防突厚度及突水机制研究[D]. 郭佳奇.北京交通大学 2011
[5]岩体水压致裂机理研究及在矿山突水中的应用[D]. 刘洪磊.东北大学 2011
[6]岩溶隧道突水灾害与防治研究[D]. 王遇国.中国铁道科学研究院 2010
[7]岩溶隧道涌突水地质灾害破坏机理与预警技术研究[D]. 马士伟.中国铁道科学研究院 2011
[8]高水压充填型岩溶隧道稳定性研究[D]. 莫阳春.西南交通大学 2009
[9]高风险岩溶隧道突水灾变演化机理及其应用研究[D]. 李利平.山东大学 2009
[10]隐伏溶洞对隧道围岩[D]. 宋战平.西安理工大学 2006
硕士论文
[1]隧道前方充水溶洞对围岩稳定性影响与防突安全厚度研究[D]. 王浩.山东大学 2018
[2]近接高水压溶腔隧道涌水机理及施工安全控制技术研究[D]. 张静.西南交通大学 2018
[3]圆形隧道破坏分区及成拱破坏研究[D]. 孔祥飞.北京交通大学 2016
[4]注浆—冻结法联合加固软土地基的数值模拟[D]. 郭玮卿.北京交通大学 2015
[5]隐伏溶洞对隧道围岩稳定性的影响规律及鄂西山区岩溶处治技术研究[D]. 郭明.山东大学 2014
[6]岩溶隧道底板安全厚度预测模型研究[D]. 朱浩博.北京交通大学 2013
[7]盾构掘进泥水劈裂现象试验研究[D]. 宋为.北京交通大学 2013
[8]岩溶隧道与溶洞的安全距离研究[D]. 曹茜.北京交通大学 2010
[9]水压充填型岩溶隧道突水机理及衬砌结构力学特性研究[D]. 聂志凌.西南交通大学 2009
本文编号：3555054
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