基于渗流固结理论的山岭隧道真空井点降水规律研究

发布时间：2017-06-27 16:20

  本文关键词：基于渗流固结理论的山岭隧道真空井点降水规律研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：真空井点技术在隧道工程应用较少,相关文献主要来自桃树坪隧道、程儿山隧道等少数几个工程。这些隧道的特点是穿过第三系富水粉细砂地层,围岩遇水后难以自稳,施工难度大,风险高。采用注浆等方法效果差,费用高。采用真空井点降水后,围岩自稳能力提高,取得了良好的经济效益和社会效益。本文以山岭隧道为研究对象,基于FLAC3D有限差分软件,通过数值模拟系统研究了真空井点的一般降水规律：(1)从单向固结的普遍方程到比奥固结理论,对渗流固结理论作了系统的总结。对涉及的高等数学和有限差分理论进行了补充,使得相关理论更系统、详实。此外,对真空井点的工作原理和相关参数进行整理和总结。(2)对FLAC3D有限差分软件渗流固结分析中的难点和易错点进行了总结,提出相应对策,并进行大量试算。尤其是针对粉细砂岩排水后稳定性会提高的问题,本文通过fish函数建立起孔隙水压和围岩强度的联系,从而较好模拟出粉细砂岩排水硬化过程。(3)在研究环向真空井点降水规律时,本文采用控制变量的思想,以开挖工法、隧道埋深、地下水位的为研究对象,系统分析了不同条件下真空井点长度对围岩变形的影响。结果表明,全断面法和三台阶法规律相同,即真空井点适用于深埋高水头的情况,井点长度应综合考虑安全性和经济性。(4)在研究纵向真空井点降水规律时,系统分析了全断面和三台阶开挖时,井点长度和搭接长度对围岩变形的影响。结果表明,全断面法和三台阶法规律相同,即真空井点的搭接长度是控制围岩变形的关键,施工时务必保证一定的搭接长度。
【关键词】：真空井点 山岭隧道 第三系富水砂岩 渗流固结
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.49
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 研究背景及意义11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 渗流固结理论11-12
• 1.2.2 真空井点在基础工程中的应用12-13
• 1.2.3 真空井点在隧道工程中的应用13-15
• 1.3 研究内容15-16
• 1.4 研究方法及技术路线16-17
• 第2章 渗流固结相关理论17-29
• 2.1 概述17
• 2.2 泰勒公式推导及应用17-19
• 2.3 单向固结的普遍方程19-22
• 2.4 太沙基单向固结理论22-23
• 2.5 太沙基-伦杜立克理论23-26
• 2.6 比奥固结理论26-28
• 2.7 本章小结28-29
• 第3章 模型优化与试算29-48
• 3.1 概述29
• 3.2 流固耦合计算原理29-34
• 3.2.1 控制微分方程29-31
• 3.2.2 流体模量与储水系数31-33
• 3.2.3 渗流边界条件33-34
• 3.3 流固耦合难点34-38
• 3.3.1 渗流模型的选择34-35
• 3.3.2 计算时长的控制35-36
• 3.3.3 真空井点的模拟36-37
• 3.3.4 砂岩排水硬化的模拟37
• 3.3.5 非饱和土渗流系数的问题37-38
• 3.4 相应对策38-45
• 3.4.1 渗流模型受力对比38-41
• 3.4.2 单元优化41-43
• 3.4.3 真空井点简化43-44
• 3.4.4 fish函数的应用44-45
• 3.5 工程实例试算45-46
• 3.6 本章小结46-48
• 第4章 环向真空井点降水规律48-63
• 4.1 概述48
• 4.2 研究参数48-50
• 4.2.1 围岩参数48-49
• 4.2.2 隧道断面和衬砌尺寸49
• 4.2.3 监测点设置49-50
• 4.2.4 边界条件50
• 4.3 研究内容及工况设置50-51
• 4.4 计算模型51-52
• 4.5 全断面法结果分析52-57
• 4.5.1 孔隙水压和位移云图52-53
• 4.5.2 不同水头高度53-55
• 4.5.3 不同隧道埋深55-57
• 4.6 三台阶法结果分析57-61
• 4.6.1 孔隙水压和位移云图57
• 4.6.2 不同水头高度57-59
• 4.6.3 不同隧道埋深59-61
• 4.7 本章小结61-63
• 第5章 纵向真空井点降水规律63-74
• 5.1 概述63
• 5.2 渗流假设63-64
• 5.3 研究内容及工况设置64-65
• 5.4 计算模型65-66
• 5.5 全断面法结果分析66-69
• 5.5.1 浅埋条件66-67
• 5.5.2 深埋条件67-69
• 5.6 三台阶法结果分析69-73
• 5.6.1 浅埋条件69-71
• 5.6.2 深埋条件71-73
• 5.7 本章小结73-74
• 结论74-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-81
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目81

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