富水裂隙岩体隧道注浆堵水对渗流场影响研究

发布时间：2018-04-13 16:27

  本文选题：隧道 + 交叉裂隙　； 参考：《石家庄铁道大学》2016年硕士论文

【摘要】：采用数值分析的方法,对高压富水区交叉裂隙岩体隧道渗流场进行分析,并着重分析了注浆圈参数对渗流场特征的影响。根据隧道施工的特点,用三维离散元软件3DEC建立模型,并进行分析计算。阐述了在模型竖直方向存在3条(间距10 m)垂直于隧道轴向与10条(间距10 m)平行于隧道轴向的多组裂隙交叉时,初始状态、未注浆开挖、注浆后开挖、施作喷混凝土、施作二次衬砌及排水系统这五个主要施工过程的模型建立方式,对其进行数值模拟,得出每一步施工后隧道背后水压力分布情况及渗流场的特征,然后选取4条裂隙进行深入分析(垂直隧道轴线裂隙、过隧道开挖面裂隙,过注浆圈裂隙,注浆圈外裂隙),通过对其变化特征的分析,得出了在高压富水交叉裂隙岩体隧道施工中每一个施工步骤对上一个施工步骤的影响。采用施作喷混凝土后的高压富水交叉裂隙岩体隧道模型,着重分析了注浆圈的厚度及其等效渗透系数(填充率)对渗流场特征的影响,并给出合理取值范围(注浆圈厚度2~8 m;注浆圈等效渗透系数2×10-8~1×10-7 m/s)。分析表明,随着注浆圈厚度的增加,喷混凝土背后水压力逐渐减小,涌入隧道中的水量逐渐减少,注浆圈厚度在0~10 m范围时,对喷混凝土背后水压力及隧道渗水量有明显的影响;注浆圈等效渗透系数越小,喷混凝土背后水压力越小,注浆圈等效渗透系数在0~1×10-7 m/s范围时,对喷混凝土背后水压力及隧道渗水量影响最大。选取合理注浆圈参数,对两种不同工况(竖直方向交叉裂隙岩体隧道与竖直水平方向交叉裂隙岩体隧道)进行数值模拟,得出两种工况下隧道背后水压力对衬砌的影响程度及裂隙间水压力变化情况。
[Abstract]:The seepage field of cross fissure rock mass tunnel in high pressure and rich water region is analyzed by numerical method, and the influence of grouting ring parameters on seepage field is analyzed emphatically.According to the characteristics of tunnel construction, the model is established by using three dimensional discrete element software 3DEC, and analyzed and calculated.In this paper, when there are three groups of cracks crossing perpendicular to the tunnel axis and 10 parallel to the tunnel axis in the vertical direction of the model, the initial state, the excavation without grouting, the excavation after grouting, and the application of shotcrete are described.The models of the five main construction processes of secondary lining and drainage system are built, and the numerical simulation is carried out to obtain the distribution of water pressure behind the tunnel and the characteristics of seepage field after each step of construction.Then four fractures are selected for further analysis (vertical tunnel axis fissure, cross tunnel excavation surface crack, grouting ring crack, grouting ring fissure, grouting ring outer fissure, through the analysis of its variation characteristics.The influence of each construction step on the last construction step in the construction of high pressure water-rich cross fissure rock mass tunnel is obtained.In this paper, the tunnel model of high pressure water-rich cross fissure rock mass is used to analyze the influence of grouting ring thickness and equivalent permeability coefficient (filling ratio) on seepage field characteristics.The reasonable range (thickness of grouting ring is 2 ~ 8 m), equivalent permeability coefficient of grouting ring is 2 脳 10 ~ (-8) m / s ~ (-1) 脳 10 ~ (-7) m 路s ~ (-1).The analysis shows that with the increase of the thickness of grouting ring, the pressure of water behind the shotcrete decreases gradually, and the amount of water flowing into the tunnel decreases gradually. When the thickness of grouting ring is in the range of 0 ~ 10 m,The smaller the equivalent permeability coefficient of the grouting ring, the smaller the water pressure behind the shotcrete, and the less the equivalent permeability coefficient of the grouting ring is in the range of 0 脳 10 ~ (-7) m / s.It has the greatest influence on the water pressure behind the shotcrete and the seepage amount of the tunnel.Two different working conditions (vertical cross fractured rock mass tunnel and vertical horizontal cross fractured rock mass tunnel) are numerically simulated by selecting reasonable grouting ring parameters.The influence of water pressure on lining and the variation of water pressure between cracks are obtained.
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.49

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本文编号：1745288