哨房丫口砂岩隧道穿越富水区的支护措施研究
发布时间：2021-05-09 19:09
我国西南地区隧道建设经常面临软弱围岩穿越富水地质体的情况,其施工难度大、进度缓慢、工程造价高、事故频发已成为普遍问题。富水砂岩隧道开挖支护工程稍有不慎,便容易发生垮塌、突水、突泥,甚至初期支护脱落、支护结构侵限等工程事故。本文结合隧道设计勘察资料,针对砂岩隧道穿越富水地质带的支护措施进行了研究。论文围绕隧道围岩性质,通过采用理论分析、现场试验、数值模拟、现场监测等多种手段,研究了地下水渗流对围岩应力及稳定性影响,分析得出了不同支护措施对隧道稳定性影响的差异,最终确定了合理的支护方案。同时,利用现场拱顶沉降、周边收敛监测项目的实测数据,验证数值模拟在工程方案中运用的可靠度。结合论文研究成果,对现场施工中存在的问题提出合理建议,避免灾害事故的发生。主要研究内容如下:（1）从哨房丫口泥质砂岩本身出发,结合水文地质环境,研究其工程力学特性,通过理论计算进行岩石与岩体参数的转化,为本构模型参数赋值准备数据基础。现场采用超前地质预报、高密度电法阻率探测、实地勘探等手段,明确富水段围岩不良地质体范围及岩体类别,具体化富水区桩号里程及富水状态,为建立三维模型做出准备。（2）研究在软岩富水地质体中隧道开...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.2 软弱、富水地层隧道研究现状
1.2.1 富水地层隧道围岩流固耦合研究
1.2.2 软弱、富水隧道施工工艺发展
1.3 隧道数值模拟及其应用
1.4 研究内容及方法
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究方法
1.4.3 技术路线
第二章 哨房丫口隧道工程概况及富水段地质探测
2.1 隧道工程概况
2.2 隧道区域工程地质条件
2.2.1 场地位置及地形地貌
2.2.2 区域地质构造
2.2.3 气象
2.2.4 隧道区地层岩性构成
2.2.5 隧道区水文地质条件
2.2.6 不良地质现象及地震
2.2.7 隧道围岩工程地质评价
2.3 富水段高密度电法地质探测
2.3.1 水库段隧道工程概况
2.3.2 高密度电法探测工作开展
2.3.3 探测结果分析及结论
2.4 隧道右幅塌腔体探测
2.4.1 地质雷达工作原理
2.4.2 探测过程及结论
2.5 隧道施工方法设计
2.5.1 隧道内轮廓设计
2.5.2 隧道施工方案
2.6 本章小结
第三章 富水区渗流参数计算及岩体力学参数转换
3.1 隧道涌水量计算
3.1.1 渗透系数计算
3.1.2 降水入渗系数
3.1.3 岩体孔隙率计算
3.1.4 隧道涌水量计算
3.2 岩体质量分级
3.3 岩体力学参数转换
3.3.1 岩体单轴抗压强度及抗拉强度
3.3.2 岩体变形参数估算
3.3.3 岩体内聚力与内摩擦角的确定
3.4 本章小结
第四章 隧道应力理论研究及数值模拟分析
4.1 软弱围岩隧道支护理论
4.1.1 富水软岩的工程特性
4.1.2 软岩巷道支护原则和方法
4.1.3 软岩巷道支护原理
4.2 隧道岩体初始应力场
4.2.1 岩体自重应力场
4.2.2 岩体构造应力场
4.3 隧道二次应力理论计算
4.3.1 塑性区应力求解
4.3.2 塑性区半径计算
4.3.3 塑性圈边界应力计算
4.3.4 塑性区位移求解
4.4 隧道模型建立及分析计算
4.4.1 模型区域尺寸
4.4.2 边界条件约束
4.4.3 模型初始平衡状态
4.5 隧道开挖影响分析
4.5.1 应力场及塑性区分析
4.5.2 开挖后位移场分析
4.6 隧道流固耦合作用数值分析
4.6.1 FLAC3D在流固耦合计算中的原理简介
4.6.2 隧道渗流影响性分析
4.7 本章小结
第五章 隧道支护研究及方案优化
5.1 支护方案确定及参数计算
5.1.1 支护方案的确定
5.1.2 支护材料力学参数确定
5.2 支护模拟及结果分析
5.2.1 主应力分析
5.2.2 塑性区分析
5.2.3 位移场分析
5.2.4 支护成本对比分析
5.3 围岩变形现场监控量测试验
5.3.1 监控量测的目的
5.3.2 监测项目流程及测点布置
5.3.3 监控量测频率及预留变形范围
5.3.4 现场监控量测位移分析
5.4 本章小结
第六章 结论及展望
6.1 结论
6.2 不足与展望
致谢
参考文献
附录A 攻读硕士期间发表论文、参与项目及获奖情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]双线隧道浅埋软岩富水段施工技术[J]. 尚煜鹏. 国防交通工程与技术. 2017(06)
[2]基于流固耦合理论的郑州地铁隧道开挖数值模拟[J]. 张昭,李婷婷. 河南科学. 2017(08)
[3]基于流固耦合试验的k-n表达式探讨[J]. 李正辉,王世梅,郭振,鲁芃,金来福. 长江科学院院报. 2017(08)
[4]高密度电法在富水隧道勘探中的应用[J]. 向江,张成良. 公路与汽运. 2017(04)
[5]长春市地铁联络线下穿游泳池施工技术研究[J]. 于永军. 城市轨道交通研究. 2017(07)
[6]泥质软岩隧道穿越富水断层带初期支护变形侵限机理及处治对策[J]. 屈家旺,刘泉声,马昊. 现代隧道技术. 2017(03)
[7]富水软岩隧道渗流场分布规律及涌水量研究[J]. 罗纬邦,郑理峰,邹佳成. 山西建筑. 2017(15)
[8]基于流固耦合的强度折减法研究地下水渗流对隧道稳定性的影响[J]. 李亚勇,张桂凤,靳晓光. 铁道科学与工程学报. 2017(03)
[9]第三系富水砂层隧道工程特性与施工技术研究[J]. 张民庆,何志军,肖广智,任诚敏. 铁道工程学报. 2016(09)
[10]某隧道在不同侧压系数条件下的FLAC3D数值分析[J]. 曹日跃. 太原科技大学学报. 2016(03)
博士论文
[1]富水弱成砂岩隧道力学特性与支护对策研究[D]. 周烨.北京交通大学 2013
硕士论文
[1]软弱围岩小净距隧道贯通面合理错距及安全控制对策研究[D]. 王海强.昆明理工大学 2017
[2]滇西贵金属矿露天转地下开采境界顶柱厚度的研究[D]. 陈印.昆明理工大学 2017
[3]新型锚网支护在高应力矿山中的试验研究[D]. 蔡海燕.西南科技大学 2015
[4]含水特性对软岩隧道围岩稳定性的影响研究[D]. 王恒.长安大学 2015
[5]初期支护设计方法优化及二次衬砌施作时机研究[D]. 齐龙飞.石家庄铁道大学 2014
[6]软弱富水地层中浅埋暗挖隧道稳定性及地表沉降的研究[D]. 周俊.西南交通大学 2013
[7]含水弱胶结砂岩隧道地层特性及施工技术研究[D]. 罗平.北京交通大学 2011
[8]承德市伊茨梁隧道施工地质灾害防治研究[D]. 姜昌明.河北工业大学 2010
[9]基于知识的遥感信息分类方法实验研究[D]. 孔祥惠.昆明理工大学 2009
本文编号：3177862
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.2 软弱、富水地层隧道研究现状
1.2.1 富水地层隧道围岩流固耦合研究
1.2.2 软弱、富水隧道施工工艺发展
1.3 隧道数值模拟及其应用
1.4 研究内容及方法
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究方法
1.4.3 技术路线
第二章 哨房丫口隧道工程概况及富水段地质探测
2.1 隧道工程概况
2.2 隧道区域工程地质条件
2.2.1 场地位置及地形地貌
2.2.2 区域地质构造
2.2.3 气象
2.2.4 隧道区地层岩性构成
2.2.5 隧道区水文地质条件
2.2.6 不良地质现象及地震
2.2.7 隧道围岩工程地质评价
2.3 富水段高密度电法地质探测
2.3.1 水库段隧道工程概况
2.3.2 高密度电法探测工作开展
2.3.3 探测结果分析及结论
2.4 隧道右幅塌腔体探测
2.4.1 地质雷达工作原理
2.4.2 探测过程及结论
2.5 隧道施工方法设计
2.5.1 隧道内轮廓设计
2.5.2 隧道施工方案
2.6 本章小结
第三章 富水区渗流参数计算及岩体力学参数转换
3.1 隧道涌水量计算
3.1.1 渗透系数计算
3.1.2 降水入渗系数
3.1.3 岩体孔隙率计算
3.1.4 隧道涌水量计算
3.2 岩体质量分级
3.3 岩体力学参数转换
3.3.1 岩体单轴抗压强度及抗拉强度
3.3.2 岩体变形参数估算
3.3.3 岩体内聚力与内摩擦角的确定
3.4 本章小结
第四章 隧道应力理论研究及数值模拟分析
4.1 软弱围岩隧道支护理论
4.1.1 富水软岩的工程特性
4.1.2 软岩巷道支护原则和方法
4.1.3 软岩巷道支护原理
4.2 隧道岩体初始应力场
4.2.1 岩体自重应力场
4.2.2 岩体构造应力场
4.3 隧道二次应力理论计算
4.3.1 塑性区应力求解
4.3.2 塑性区半径计算
4.3.3 塑性圈边界应力计算
4.3.4 塑性区位移求解
4.4 隧道模型建立及分析计算
4.4.1 模型区域尺寸
4.4.2 边界条件约束
4.4.3 模型初始平衡状态
4.5 隧道开挖影响分析
4.5.1 应力场及塑性区分析
4.5.2 开挖后位移场分析
4.6 隧道流固耦合作用数值分析
4.6.1 FLAC3D在流固耦合计算中的原理简介
4.6.2 隧道渗流影响性分析
4.7 本章小结
第五章 隧道支护研究及方案优化
5.1 支护方案确定及参数计算
5.1.1 支护方案的确定
5.1.2 支护材料力学参数确定
5.2 支护模拟及结果分析
5.2.1 主应力分析
5.2.2 塑性区分析
5.2.3 位移场分析
5.2.4 支护成本对比分析
5.3 围岩变形现场监控量测试验
5.3.1 监控量测的目的
5.3.2 监测项目流程及测点布置
5.3.3 监控量测频率及预留变形范围
5.3.4 现场监控量测位移分析
5.4 本章小结
第六章 结论及展望
6.1 结论
6.2 不足与展望
致谢
参考文献
附录A 攻读硕士期间发表论文、参与项目及获奖情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]双线隧道浅埋软岩富水段施工技术[J]. 尚煜鹏. 国防交通工程与技术. 2017(06)
[2]基于流固耦合理论的郑州地铁隧道开挖数值模拟[J]. 张昭,李婷婷. 河南科学. 2017(08)
[3]基于流固耦合试验的k-n表达式探讨[J]. 李正辉,王世梅,郭振,鲁芃,金来福. 长江科学院院报. 2017(08)
[4]高密度电法在富水隧道勘探中的应用[J]. 向江,张成良. 公路与汽运. 2017(04)
[5]长春市地铁联络线下穿游泳池施工技术研究[J]. 于永军. 城市轨道交通研究. 2017(07)
[6]泥质软岩隧道穿越富水断层带初期支护变形侵限机理及处治对策[J]. 屈家旺,刘泉声,马昊. 现代隧道技术. 2017(03)
[7]富水软岩隧道渗流场分布规律及涌水量研究[J]. 罗纬邦,郑理峰,邹佳成. 山西建筑. 2017(15)
[8]基于流固耦合的强度折减法研究地下水渗流对隧道稳定性的影响[J]. 李亚勇,张桂凤,靳晓光. 铁道科学与工程学报. 2017(03)
[9]第三系富水砂层隧道工程特性与施工技术研究[J]. 张民庆,何志军,肖广智,任诚敏. 铁道工程学报. 2016(09)
[10]某隧道在不同侧压系数条件下的FLAC3D数值分析[J]. 曹日跃. 太原科技大学学报. 2016(03)
博士论文
[1]富水弱成砂岩隧道力学特性与支护对策研究[D]. 周烨.北京交通大学 2013
硕士论文
[1]软弱围岩小净距隧道贯通面合理错距及安全控制对策研究[D]. 王海强.昆明理工大学 2017
[2]滇西贵金属矿露天转地下开采境界顶柱厚度的研究[D]. 陈印.昆明理工大学 2017
[3]新型锚网支护在高应力矿山中的试验研究[D]. 蔡海燕.西南科技大学 2015
[4]含水特性对软岩隧道围岩稳定性的影响研究[D]. 王恒.长安大学 2015
[5]初期支护设计方法优化及二次衬砌施作时机研究[D]. 齐龙飞.石家庄铁道大学 2014
[6]软弱富水地层中浅埋暗挖隧道稳定性及地表沉降的研究[D]. 周俊.西南交通大学 2013
[7]含水弱胶结砂岩隧道地层特性及施工技术研究[D]. 罗平.北京交通大学 2011
[8]承德市伊茨梁隧道施工地质灾害防治研究[D]. 姜昌明.河北工业大学 2010
[9]基于知识的遥感信息分类方法实验研究[D]. 孔祥惠.昆明理工大学 2009
本文编号：3177862
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