基于蒙特卡罗随机裂隙的岩溶水工隧洞稳定性及渗流特性研究
本文关键词: 蒙特·卡罗法 随机裂隙 流固耦合 岩溶隧洞 围岩稳定性及渗流特性 出处:《西南交通大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:我国西南地区碳酸岩分布广泛,经水冲刷、侵蚀后极易形成溶洞、溶腔、溶泉等地质缺陷。岩溶的存在对隧洞主要有两方面影响:①改变了地应力分布形态,导致隧洞稳定性变差,甚至发生垮塌;②富水溶洞泄水,当水量过大时易发生突泥涌水。因此,为了能够让隧洞安全通过岩溶区,有必要对隧洞的稳定些及渗流特性进行深入了解。本文以木里水工隧洞为依托,利用蒙特卡罗随机原理构建随机裂隙,采用离散元软件UDEC中流固耦合计算方式对岩溶区隧洞的力学特性以及渗流特性进行了简要分析,具体研究内容主要有以下几个方面。(1)系统查阅了岩溶隧洞相关文献,总结了岩溶类型、岩溶隧洞易发灾害及相关治理方法,为后文数值模拟提供了一定的理论依据。(2)深入研究了蒙特卡罗法随机模拟技术基本原理,系统总结了二维随机裂隙网络生成过程,包括:①采集岩石裂隙几何参数;②裂隙数据的统计分析与方法;③随机裂隙网络的实现。并在此基础上构建了岩溶区隧洞的二维随机裂隙网络模型。(3)利用离散元软件DUEC对不规则充水溶洞处在隧洞上方、右侧及下方不同间距的情况下,通过洞周位移收敛、剪应力及塑性区分布、支护结构的内力等分析岩溶隧洞的稳定特性,通过洞周各监控点涌水量及分布、洞周总涌水量、裂隙水压力分布、裂隙水渗流路径及范围分析岩溶隧洞的渗流特性。最后,选取上方溶洞模型,对岩溶水压力对隧洞的影响进行进一步分析。
[Abstract]:Carbonatite is widely distributed in southwest China. After erosion, karst caverns, cavities, springs and other geological defects are easily formed after erosion. The existence of karst has two main effects on tunnel stress distribution. In order to make the tunnel pass through karst area safely, the stability of tunnel becomes worse, and even collapse and collapse of water-rich karst tunnel occur. When the amount of water is too large, mud inrush is easy to occur, therefore, in order to make the tunnel pass through karst area safely, It is necessary to deeply understand the stability and seepage characteristics of the tunnel. Based on the Muli hydraulic tunnel, the random fractures are constructed by Monte Carlo stochastic principle. The mechanical and seepage characteristics of the tunnel in karst area are analyzed briefly by using the fluid-solid coupling calculation method in discrete element software UDEC. The main contents of the study are as follows: (1) the relevant documents of karst tunnel are consulted systematically. In this paper, the types of karst, the vulnerability of karst tunnel and the related treatment methods are summarized, which provides a certain theoretical basis for the numerical simulation in the following years.) the basic principle of Monte Carlo stochastic simulation technique is deeply studied. The generation process of two-dimensional random fracture network is summarized systematically. This paper includes statistical analysis and method of collecting geometric parameter of rock fracture by 1: 1 and realization of random fracture network. On the basis of this, a two-dimensional random fracture network model of tunnel in karst area is constructed. (3) using discrete element software, the model of two-dimensional random fracture network in karst area is constructed. The DUEC irregular water-filled karst tunnel is located above the tunnel. In the case of different spacing between the right side and the bottom, the stable characteristics of karst tunnel are analyzed through the convergence of displacement around the hole, the distribution of shear stress and plastic zone, and the internal force of the supporting structure. The distribution of fissure water pressure, the seepage path and scope of fissure water are analyzed. Finally, the influence of karst water pressure on the tunnel is further analyzed by selecting the upper karst tunnel model.
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TV672.1;TV223.4
【参考文献】
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,本文编号:1531255
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