富水岩溶地层大断面公路隧道开挖稳定性及失稳特征研究

发布时间：2017-04-28 23:13

  本文关键词：富水岩溶地层大断面公路隧道开挖稳定性及失稳特征研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来随着我国西部大开发战略快速推进,交通路网规划越来越密集,西南地区岩溶区域修建隧道已成为常态。岩溶区域的隧道在修建过程中受高水压溶腔的影响容易出现顶部坍塌、地表下沉、围岩变形甚至失稳破坏等灾害事故,因此研究富水岩溶区域隧道开挖稳定性及隧道失稳破坏过程中围岩和初期支护失稳特征显得更为重要。本文以重庆市双碑隧道工程为依托工程,采用室内相似模型试验和数值模拟对岩溶区域隧道开挖进行模拟,对富水岩溶区域大断面隧道开挖稳定性和失稳破坏过程进行了研究,主要研究内容和成果如下：(1)调研相关文献,统计溶洞分布特征,阐述水压计算方法,归纳总结富水岩溶区域隧道开挖稳定性分析方法及围岩塌陷机理。(2)通过开展室内开挖相似模型试验,研究有压溶腔位于不同位置时对隧道开挖稳定性的影响,在隧道开挖稳定性相似模型试验的基础上通过逐级增加溶腔内压直至隧道失稳破坏得到高水压作用下隧道失稳破坏过程中洞周位移、围岩压力及初期支护内力变化规律。(3)运用数值模拟方法对有压溶腔位于掌子面前方时隧道开挖进行模拟得到不同溶腔内压作用下隧道掌子面与有压溶腔之间安全临界距离,利用既有安全距离开展有压溶腔位于掌子面前方时隧道失稳破坏相似模型试验得到隧道失稳破坏过程中掌子面位移及相邻断面围岩压力和初期支护内力变化规律。
【关键词】：公路隧道 相似模型试验 有压溶腔 开挖稳定性 失稳破坏 围岩压力 初支内力
【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】：U455.4
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.1.1 研究背景11
• 1.1.2 研究意义11-12
• 1.2 研究现状12-14
• 1.2.1 岩溶隧道稳定性研究现状12-13
• 1.2.2 岩溶隧道失稳及岩盘安全厚度研究现状13-14
• 1.2.3 研究现状评价14
• 1.3 依托工程概况14-15
• 1.3.1 工程简介14
• 1.3.2 研究区段地下含水特征14-15
• 1.4 本文的主要研究内容及方法15-17
• 1.4.1 研究目标15
• 1.4.2 主要研究内容15
• 1.4.3 研究方法和技术路线15-17
• 第2章 岩溶隧道围岩稳定性分析方法和垮塌机理分析17-23
• 2.1 溶洞大小和形态分布特征17
• 2.2 深埋岩溶隧道水压力的计算公式17-18
• 2.3 大断面隧道隧道结构特点18-20
• 2.3.1 大断面隧道的定义18
• 2.3.2 大断面隧道结构特点18-20
• 2.4 隧道围岩稳定性研究方法及垮塌机理分析20-21
• 2.4.1 隧道围岩稳定性研究方法20-21
• 2.4.2 岩溶隧道垮塌机理分析21
• 2.5 小结21-23
• 第3章 岩溶隧道开挖稳定性及失稳破坏模型试验研究23-52
• 3.1 相似定理23-25
• 3.1.1 相似第一定理(相似正定理)23-24
• 3.1.2 相似第二定理(相似定理)24-25
• 3.2 相似比及相似材料的确定25-27
• 3.2.1 相似比的确定25
• 3.2.2 相似材料25-27
• 3.3 施工全过程相似模拟27-33
• 3.3.1 试验装置27-28
• 3.3.2 开挖方法28
• 3.3.3 有压溶腔模拟28-29
• 3.3.4 量测系统29-31
• 3.3.5 试验工况确定31-33
• 3.4 开挖稳定性试验结果分析33-43
• 3.4.1 洞周位移33-37
• 3.4.2 围岩压力37-38
• 3.4.3 初支内力38-41
• 3.4.4 小结41-43
• 3.5 隧道失稳破坏模型试验结果分析43-52
• 3.5.1 试验简介43
• 3.5.2 临界溶腔内压43-44
• 3.5.3 隧道失稳破坏特征分析44-50
• 3.5.4 小结50-52
• 第4章 掌子面与前方溶腔安全距离及失稳破坏特征研究52-61
• 4.1 溶腔在掌子面前方隧道安全距离数值模拟分析52-56
• 4.1.1 依托工程概况52
• 4.1.2 三维数值模型建立与分析52-54
• 4.1.3 数值模拟计算结果分析54-56
• 4.2 溶腔位于掌子面前方隧道失稳特征研究56-60
• 4.2.1 研究方案简介56-57
• 4.2.2 模型试验结果分析57-60
• 4.3 小结60-61
• 结论与展望61-66
• (一) 结论61-65
• (二) 展望65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间发表论文及参与科研项目71-72

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