隧道外水压力评估的折减系数法研究
发布时间：2022-10-29 17:50
21世纪以来,随着国民经济的快速发展、综合国力的不断提高,国家提出了“十纵十横高铁网络”和“五纵七横高速公路网络”的战略规划,铁路、公路事业取得了突飞猛进的发展。然而我国是一个多山国家,山地面积约占疆域面积的2/3,因此大量深埋越岭隧道应运而生,在西南地区尤为显著。越岭隧道修建过程中,难免会穿越地质条件比较复杂的地层,甚至要穿越高压、富水地层,会发生严重的隧道涌突水和高水压问题,对隧道的安全施工和正常运营造成了极大威胁。目前隧道外水压力的计算往往采用折减系数法,大多是经验性或半经验性的取值,在定量化计算方面稍有欠缺。因此,本文在综合考虑围岩渗透性能和衬砌参数对隧道外水压力影响的基础上,根据地下水渗流力学理论,深入分析隧道开挖和地下水渗流造成的水头损失,推导得出均匀水文地质结构和渐变水文地质结构的折减系数解析公式;然后针对隧道穿越均匀水文地质结构的外水压力物理模拟试验,进行折减系数试验修正公式定量化分析,并结合解析公式验证及优化;最后以重庆中梁山歇马隧道为例,进行折减系数试验修正公式和解析公式计算外水压力的可靠性验证,以期为预测和评估越岭隧道外水压力提供参考,结论如下:（1）根据围岩介质...
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 选题依据及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 隧道外水压力理论的研究现状
1.2.2 隧道外水压力计算方法的研究现状
1.2.3 隧道外水压力模拟试验的研究现状
1.3 论文主要内容及研究思路
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
第2章 隧道外水压力折减系数法及影响因素
2.1 隧道外水压力折减系数法
2.2 围岩渗透性能对外水压力的影响
2.2.1 隧道水文地质结构划分
2.2.2 均匀水文地质结构
2.2.3 渐变水文地质结构
2.3 衬砌参数对外水压力的影响
2.4 小结
第3章 外水压力折减系数解析公式
3.1 地下水渗流力学理论
3.1.1 地下水流的基本假设
3.1.2 线性渗流定律
3.1.3 渗流连续性方程
3.2 隧道开挖水头损失系数
3.2.1 均匀水文地质结构
3.2.2 渐变水文地质结构
3.3 地下水渗流水头损失系数
3.3.1 均匀水文地质结构
3.3.2 渐变水文地质结构
3.4 折减系数解析公式
3.4.1 均匀水文地质结构
3.4.2 渐变水文地质结构
3.5 小结
第4章 外水压力折减系数试验修正公式
4.1 外水压力物理模拟试验
4.1.1 试验模型及参数
4.1.2 试验结果
4.2 折减系数试验修正公式
4.2.1 试验公式拟合
4.2.2 利用解析公式验证
4.2.3 试验公式修正
4.3 小结
第5章 歇马隧道外水压力计算评估
5.1 隧道工程概况
5.2 研究区地质背景概况
5.2.1 自然地理
5.2.2 地质背景
5.2.3 岩溶发育特征
5.3 研究区水文地质条件概况
5.3.1 地下水类型及含水岩组划分
5.3.2 水文地质单元划分及地下水补径排特征
5.3.3 地下水动态特征
5.4 水文地质结构概化及参数选取
5.4.1 水文地质结构概化
5.4.2 参数选取
5.5 折减系数试验修正公式可靠性分析
5.5.1 基于折减系数试验修正公式外水压力计算
5.5.2 基于折减系数解析公式外水压力计算
5.5.3 基于折减系数其他经验公式外水压力计算
5.5.4 可靠性验证分析
5.6 小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间取得学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]深部隧洞裂隙围岩渗透特性及衬砌外水压力变化规律[J]. 王克忠,倪绍虎,吴慧. 岩石力学与工程学报. 2018(01)
[2]隧洞衬砌外水压力的取值方法与应对措施研究[J]. 刘立鹏,汪小刚,段庆伟,曹瑞琅. 水利水电技术. 2017(08)
[3]山岭隧道衬砌水压力变化规律研究[J]. 宋凯,刘丹,刘建. 现代隧道技术. 2015(06)
[4]考虑外水压力的衬砌与围岩受力分析的解析法[J]. 漆江,任旭华,张继勋. 三峡大学学报(自然科学版). 2015(04)
[5]均匀含水岩体结构中隧道外水压力研究[J]. 罗声,许模,康小兵. 水力发电. 2015(06)
[6]隧道透水性衬砌环渗透系数合理取值与工程措施探讨[J]. 李宗利,裴向辉,吕从聪,张国辉. 岩土工程学报. 2014(06)
[7]水岩分算隧道衬砌外水压力折减系数取值方法[J]. 刘立鹏,汪小刚,贾志欣,段庆伟,王玉杰. 岩土工程学报. 2013(03)
[8]裂隙岩体中衬砌水压力简化计算[J]. 郑波,王建宇. 铁道建筑. 2011(11)
[9]等效渗透系数在非均质含水层渗流计算中的应用[J]. 何勇,袁明,陈旭,向亮. 电网与清洁能源. 2010(04)
[10]含水层的一种普遍规律:渗透系数随深度衰减[J]. 万力,蒋小伟,王旭升. 高校地质学报. 2010(01)
博士论文
[1]越岭隧道典型水文地质结构类型及外水压力研究[D]. 罗声.成都理工大学 2015
[2]隧道衬砌水压力荷载的实用化计算研究[D]. 郑波.中国铁道科学研究院 2010
[3]高水压山岭隧道衬砌水压力分布规律研究[D]. 高新强.西南交通大学 2005
硕士论文
[1]西南典型岩溶越岭隧道涌水历程解析及应用研究[D]. 贺小勇.成都理工大学 2017
[2]重庆中梁山地区近邻隧道建设地下水环境效应研究[D]. 李强.成都理工大学 2017
[3]基于物理模拟的山岭隧道外水压力分布规律研究[D]. 刘涵宇.成都理工大学 2017
[4]中—低渗透介质中隧道涌水模型试验研究[D]. 万媛.成都理工大学 2017
[5]岩溶区深埋隧道衬砌外水压力研究[D]. 叶甜.浙江大学 2015
[6]软弱围岩水下隧道渗流场分布规律及衬砌水压力特征研究[D]. 吴剑秋.北京交通大学 2013
[7]围岩渗透性与隧洞外水压力的相关性探讨[D]. 张果.成都理工大学 2011
[8]高水位隧道外水压力对隧道结构稳定的影响[D]. 邱发波.兰州交通大学 2010
[9]考虑外水荷载作用的铁路隧道衬砌结构设计研究[D]. 周乐凡.铁道部科学研究院 2003
本文编号：3698149
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 选题依据及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 隧道外水压力理论的研究现状
1.2.2 隧道外水压力计算方法的研究现状
1.2.3 隧道外水压力模拟试验的研究现状
1.3 论文主要内容及研究思路
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
第2章 隧道外水压力折减系数法及影响因素
2.1 隧道外水压力折减系数法
2.2 围岩渗透性能对外水压力的影响
2.2.1 隧道水文地质结构划分
2.2.2 均匀水文地质结构
2.2.3 渐变水文地质结构
2.3 衬砌参数对外水压力的影响
2.4 小结
第3章 外水压力折减系数解析公式
3.1 地下水渗流力学理论
3.1.1 地下水流的基本假设
3.1.2 线性渗流定律
3.1.3 渗流连续性方程
3.2 隧道开挖水头损失系数
3.2.1 均匀水文地质结构
3.2.2 渐变水文地质结构
3.3 地下水渗流水头损失系数
3.3.1 均匀水文地质结构
3.3.2 渐变水文地质结构
3.4 折减系数解析公式
3.4.1 均匀水文地质结构
3.4.2 渐变水文地质结构
3.5 小结
第4章 外水压力折减系数试验修正公式
4.1 外水压力物理模拟试验
4.1.1 试验模型及参数
4.1.2 试验结果
4.2 折减系数试验修正公式
4.2.1 试验公式拟合
4.2.2 利用解析公式验证
4.2.3 试验公式修正
4.3 小结
第5章 歇马隧道外水压力计算评估
5.1 隧道工程概况
5.2 研究区地质背景概况
5.2.1 自然地理
5.2.2 地质背景
5.2.3 岩溶发育特征
5.3 研究区水文地质条件概况
5.3.1 地下水类型及含水岩组划分
5.3.2 水文地质单元划分及地下水补径排特征
5.3.3 地下水动态特征
5.4 水文地质结构概化及参数选取
5.4.1 水文地质结构概化
5.4.2 参数选取
5.5 折减系数试验修正公式可靠性分析
5.5.1 基于折减系数试验修正公式外水压力计算
5.5.2 基于折减系数解析公式外水压力计算
5.5.3 基于折减系数其他经验公式外水压力计算
5.5.4 可靠性验证分析
5.6 小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间取得学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]深部隧洞裂隙围岩渗透特性及衬砌外水压力变化规律[J]. 王克忠,倪绍虎,吴慧. 岩石力学与工程学报. 2018(01)
[2]隧洞衬砌外水压力的取值方法与应对措施研究[J]. 刘立鹏,汪小刚,段庆伟,曹瑞琅. 水利水电技术. 2017(08)
[3]山岭隧道衬砌水压力变化规律研究[J]. 宋凯,刘丹,刘建. 现代隧道技术. 2015(06)
[4]考虑外水压力的衬砌与围岩受力分析的解析法[J]. 漆江,任旭华,张继勋. 三峡大学学报(自然科学版). 2015(04)
[5]均匀含水岩体结构中隧道外水压力研究[J]. 罗声,许模,康小兵. 水力发电. 2015(06)
[6]隧道透水性衬砌环渗透系数合理取值与工程措施探讨[J]. 李宗利,裴向辉,吕从聪,张国辉. 岩土工程学报. 2014(06)
[7]水岩分算隧道衬砌外水压力折减系数取值方法[J]. 刘立鹏,汪小刚,贾志欣,段庆伟,王玉杰. 岩土工程学报. 2013(03)
[8]裂隙岩体中衬砌水压力简化计算[J]. 郑波,王建宇. 铁道建筑. 2011(11)
[9]等效渗透系数在非均质含水层渗流计算中的应用[J]. 何勇,袁明,陈旭,向亮. 电网与清洁能源. 2010(04)
[10]含水层的一种普遍规律:渗透系数随深度衰减[J]. 万力,蒋小伟,王旭升. 高校地质学报. 2010(01)
博士论文
[1]越岭隧道典型水文地质结构类型及外水压力研究[D]. 罗声.成都理工大学 2015
[2]隧道衬砌水压力荷载的实用化计算研究[D]. 郑波.中国铁道科学研究院 2010
[3]高水压山岭隧道衬砌水压力分布规律研究[D]. 高新强.西南交通大学 2005
硕士论文
[1]西南典型岩溶越岭隧道涌水历程解析及应用研究[D]. 贺小勇.成都理工大学 2017
[2]重庆中梁山地区近邻隧道建设地下水环境效应研究[D]. 李强.成都理工大学 2017
[3]基于物理模拟的山岭隧道外水压力分布规律研究[D]. 刘涵宇.成都理工大学 2017
[4]中—低渗透介质中隧道涌水模型试验研究[D]. 万媛.成都理工大学 2017
[5]岩溶区深埋隧道衬砌外水压力研究[D]. 叶甜.浙江大学 2015
[6]软弱围岩水下隧道渗流场分布规律及衬砌水压力特征研究[D]. 吴剑秋.北京交通大学 2013
[7]围岩渗透性与隧洞外水压力的相关性探讨[D]. 张果.成都理工大学 2011
[8]高水位隧道外水压力对隧道结构稳定的影响[D]. 邱发波.兰州交通大学 2010
[9]考虑外水荷载作用的铁路隧道衬砌结构设计研究[D]. 周乐凡.铁道部科学研究院 2003
本文编号：3698149
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