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岩溶隧道底板安全厚度预测模型研究

朱浩博  
【摘要】:摘要:岩溶是西南地区隧道工程建设中常见的地质灾害之一。岩溶地区修建的隧道工程与既有溶洞间的安全距离直接影响隧道工程的安全性和经济效益,因此,既有溶洞与隧道之间安全距离的确定是岩溶地区隧道设计与施工中亟需解决的问题。然而,目前岩溶地区隧道稳定性的定量研究尚不完善,所以研究拟修建隧道与既有溶洞间安全距离的预测模型具有十分重要的现实意义。 本论文以鲁竹坝二号(II线)隧道为背景,主要研究工作和取得的成果如下: (1)综合分析整理以往的研究报告中所列出的对于隧道与溶洞间安全距离有直接的影响的各种因子,选出具有代表性的几个因子进行重点分析讨论。 (2)利用MIDAS GTS和FLAC3D进行各种条件下岩溶隧道施工过程的数值模拟试验。数值模拟中,以隧道塑性区与溶腔塑性区贯通为失稳的临界状态。以鲁竹坝二号(II线)隧道为工程背景,合理确定遴选出的各影响因子的变化范围,并分别在每个影响因子的变化范围内均匀选取五个水平,选择适当的标准正交表设计数值试验。 (3)针对溶洞位于隧道下方(最不利情况),建立厚度为30m的FLAC3D模型,依照“模拟地应力,开挖上台阶预留核心土、开挖上台阶、支护、开挖下台阶、支护”的顺序,按照正交试验方案进行试验,得到25组正交试验方案的安全距离。同时,根据最不利条件,将溶洞假定为干溶洞。 (4)根据每组正交试验得到的安全距离,绘制各项因子对于安全距离影响的趋势图,进行直观分析,得到各影响因子对安全距离影响的规律及显著程度,借助Matlab拟合各影响因子与安全距离之间的关系式,最后采用多元回归方法建立隧道与下部溶洞间安全距离的预测模型。 (5)将本文得到的预测模型用于鲁竹坝二号(II线)隧道工程进行检验,验证该预测模型的合理性与可靠性。


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