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《北京交通大学》 2007年
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高水压隧道渗流场的流固耦合研究

吴金刚  
【摘要】: 为了研究高水压隧道渗流场的分布规律,本文利用理论解析、数值模拟、模型试验和现场测试等多种手段,对其进行了全面系统的研究,取得了一些有意义的研究成果,并依托铁道部研究课题“宜万铁路齐岳山隧道衬砌水压力特征研究”和厦门路桥公司科研项目“应力场、渗流场组合作用下衬砌结构受力特征及断面优化的模型试验研究”进行了工程应用。本文主要开展了以下几方面的研究工作: (1)提出将隧道的渗流过程区分为稳定流和非稳定流两个阶段的研究思路。在非稳定流阶段,围岩变形和渗流场的重新分布同时进行且相互影响,须考虑流、固耦合作用对渗流场分布的影响;而在稳定流阶段,围岩变形和渗流场分布趋于稳定,不再发生变化,此时可不考虑其间的相互影响作用,从而不予考虑流、固耦合作用对渗流场分布的影响。 (2)利用复变函数方法与抽水井的“圆岛模型”,运用解析解的方法系统的研究了均匀介质中稳定流的渗流场分布,给出了高水压岩溶隧道周边地层水压分布规律计算公式。并通过数值模拟进行计算对比,验证了本文解析解的正确性。此外,本文还推导了不良地质围岩中(含溶洞、断层和隔水层)渗流场的计算公式。 (3)研究了流、固耦合条件下等效连续介质中渗流场分布的数学模型,并对围岩应力作用下渗流场参数的变化进行了研究,提出将耦合后的渗流参数代入稳定流方程,计算耦合作用结束后的稳定流渗流场的研究方法。 (4)通过数值模拟,分析了稳定流和非稳定流的渗流场和结构受力规律。在稳定流分析中,研究了隧道涌水量和注浆圈参数之间的关系,如注浆厚度、注浆圈渗透系数以及不同排水量,得到了衬砌背后水压力和排水量的关系曲线;在非稳定流计算中,研究了流、固耦合条件下不良地质条件围岩中的渗流场分布,对“支护紧跟”和“支护滞后”两种情况下围岩地表变形和衬砌结构受力等进行了对比,最后通过数值模拟对比研究双场叠加和双场耦合的不同作用,得到耦合远比叠加作用危险的结论。 (5)以模型试验为手段,进行了厦门海底隧道渗流场和衬砌结构受力特征进行了试验研究。得到了隧道断面注浆圈内、外侧水压力的分布规律;对结构受力变形特征进行了试验测试,得到衬砌的受力变形规律,并对测试结果进行了数值分析验证。 (6)对齐岳山隧道的衬砌背后水压力和隧道涌水量进行了现场量测试验。但由于隧道还处于施工中,衬砌背后水压力还没有形成,本部分的工作还需要进一步完善。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U452.11

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李鹏飞;海底隧道围岩稳定性分析与控制研究[D];北京交通大学;2011年
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1 朱海涛;齐岳山隧道衬砌水压力特征与岩溶处治技术研究[D];北京交通大学;2011年
2 程曦;高水压铁路隧道泄水式管片衬砌壁后水压分布规律研究[D];西南交通大学;2011年
3 邱发波;高水位隧道外水压力对隧道结构稳定的影响[D];兰州交通大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王秀英,王梦恕,张弥;计算隧道排水量及衬砌外水压力的一种简化方法[J];北方交通大学学报;2004年01期
2 徐则民,黄润秋,许模,屈科,苟定才;基于水-力耦合理论的超深隧道围岩渗透性预测[J];成都理工学院学报;2001年02期
3 何英杰,张述琴,吕国梁;穿黄隧道内外衬联合受力结构模型试验研究[J];长江科学院院报;2002年S1期
4 任青文,张宏朝;关于芬纳公式的修正[J];河海大学学报(自然科学版);2001年06期
5 朱敬民;王立维;;层状岩体中地下工程复合衬砌模型试验研究[J];重庆建筑工程学院学报;1991年01期
6 陆文超;地面荷载下浅埋隧道围岩应力的复变函数解法[J];江南大学学报;2002年04期
7 方俊波;圆梁山隧道向斜段地表及地下连通性分析[J];隧道建设;2004年05期
8 田开铭;;论裂隙岩石的水文地质模型——以国外学者的模型为例[J];勘察科学技术;1984年04期
9 王洪涛,聂永丰,李雨松;耦合岩体主干裂隙和网络状裂隙渗流分析及应用[J];清华大学学报(自然科学版);1998年12期
10 王洪涛,李永祥;三维随机裂隙网络非稳定渗流模型[J];水利水运科学研究;1997年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 邹新军;考虑应力场耦合作用的均质土堤渗流场理论分析与模型试验研究[D];湖南大学;2001年
【共引文献】
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1 刘兆丰;史方华;赵人达;杨永清;王晓阳;;斜拉桥桥塔模型试验相似理论分析及试验设计[J];四川建筑科学研究;2009年04期
2 陈国栋;王荣辉;;拟建的重庆市琴韵广场对小龙坎铁路隧道影响分析[J];四川建筑科学研究;2011年05期
3 刘成,马春生;泵站前池流态改进措施的试验研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);1994年01期
4 任在栋;严重偏压浅埋傍山隧道雨季洞口施工技术[J];安徽建筑;2004年02期
5 王立松;郭维东;王强;王珈琪;商艾华;;验证汤河水库溢洪道水面线的模型试验研究[J];安徽农业科学;2006年21期
6 张延;Ⅲ类围岩全断面开挖隧道喷砼最小厚度初探[J];地下空间;2000年03期
7 李彪,张子新;京珠高速公路石门坳隧道施工初探[J];地下空间;2001年01期
8 吴波,高波;锚喷支护隧道围岩稳定性粘弹性分析及应用[J];地下空间;2002年04期
9 刘庭金,朱合华,唐春安;围岩卸载损伤演化及应力场调整有限元分析[J];地下空间;2002年04期
10 毕继红,丛蓉;各种形状洞室的围岩压力分析[J];地下空间;2004年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 程亚东;盛亚军;韩同春;;羊栈岭隧道加固稳定性的计算分析[A];安徽省第五届“兴皖之光”青年学术年会论文集(工科卷)[C];2005年
2 胡勇红;;重庆轨道交通1号线工程中梁山隧道防排水设计[A];中国土木工程学会隧道与地下工程分会防水排水专业委员会第十五届学术交流会论文集[C];2011年
3 管锋;段梦兰;黄飞;姜海亮;;深海管道卷管铺设模拟试验方案研究[A];2011年石油装备学术研讨会论文专辑[C];2011年
4 赵国景;崔岩;;土钉支护参数对稳定性影响的分析[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2001年
5 沈振中;陈小虎;孙粤琳;;用罚函数无单元法分析有自由面的稳定渗流场[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(一)[C];2007年
6 王建勇;方斌;;地下工程岩石力学及工程灾害控制[A];第六届全国工程结构安全防护学术会议论文集[C];2007年
7 朱训国;杨庆;栾茂田;;隧道围岩中全长注浆岩石锚杆的应力分布分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
8 陈益峰;卢礼顺;周创兵;戴跃华;;Signorini型变分不等式方法在实际工程渗流问题中的应用[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
9 孙金山;卢文波;;非轴对称荷载下圆形隧洞围岩弹塑性分析解析解[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
10 李晓春;陈剑平;石丙飞;范建华;;交叉裂隙渗流无网格法初探[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
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1 王猛;煤矿深部开采巷道围岩变形破坏特征试验研究及其控制技术[D];辽宁工程技术大学;2010年
2 席本强;废弃矿山垃圾填埋场边坡稳定性及加固防渗研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
3 刘磊;垃圾填埋气体热释放传输的动力学规律研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
4 毛海涛;无限深透水地基上土石坝坝基渗流控制计算方法和防渗措施的研究[D];新疆农业大学;2010年
5 李国富;高温岩层巷道主动降温支护结构技术研究[D];太原理工大学;2010年
6 朱超;大瑞铁路罗家村隧道地质环境与工程稳定性研究[D];北京交通大学;2011年
7 李鹏飞;海底隧道围岩稳定性分析与控制研究[D];北京交通大学;2011年
8 李少刚;地下互通立交隧道设计参数优化及施工技术研究[D];北京交通大学;2011年
9 肖卫国;节理岩体本构模型和其细观力学方法理论研究[D];北京交通大学;2011年
10 康富中;深埋超大规模地下铁路车站结构方案及关键支护参数优化研究[D];北京交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘浩;高煤级煤储层水力压裂的裂缝预测模型及效果评价[D];河南理工大学;2010年
2 苏发强;新义煤矿三软煤层巷道围岩稳定与支护技术研究[D];河南理工大学;2010年
3 何寿迎;黄岛LPG地下储库稳定性分析及支护设计优化[D];山东科技大学;2010年
4 冯银银;隧道围岩应力与位移数值模拟与分析[D];山东科技大学;2010年
5 胡艳卉;矿井地下水流场数值模拟及其应用研究[D];山东科技大学;2010年
6 刘武麟;临近断层回采巷道围岩变形特征及支护技术研究[D];山东科技大学;2010年
7 李亚帮;膨胀性充填裂隙水力特性实验研究[D];郑州大学;2010年
8 陈丽刚;基于ABAQUS渗流与应力耦合作用的边坡稳定性分析[D];郑州大学;2010年
9 张美政;复合结构柔性反底拱应用于软岩峒室稳定性控制研究[D];山东农业大学;2010年
10 谷云庆;减阻测试实验装置结构设计及仿真分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
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1 吉小明;王宇会;;隧道开挖问题的水力耦合计算分析[J];地下空间与工程学报;2005年06期
2 付钢;王磊;;高压富水地层中隧道衬砌结构设计方法探讨[J];地下空间与工程学报;2007年02期
3 魏纲;贺峰;;砂性土中顶管开挖面最小支护压力的计算[J];地下空间与工程学报;2007年05期
4 陈宇;朱继文;;双圆盾构隧道的流固耦合分析[J];地下空间与工程学报;2010年01期
5 刘小兵;地下洞室的一种优化设计模型[J];地下空间;1995年01期
6 王秀英,王梦恕,张弥;计算隧道排水量及衬砌外水压力的一种简化方法[J];北方交通大学学报;2004年01期
7 李鹏飞;张顶立;房倩;刘艳;李兵;;基于连续介质模型的海底隧道支护结构受力特征[J];北京交通大学学报;2009年04期
8 房倩;张顶立;李鹏飞;刘艳;;基于施工安全性的海底隧道断面优化研究[J];北京工业大学学报;2010年03期
9 陶月赞;姚梅;;地下水渗流力学的发展进程与动向[J];吉林大学学报(地球科学版);2007年02期
10 徐则民,黄润秋,许模,屈科,苟定才;基于水-力耦合理论的超深隧道围岩渗透性预测[J];成都理工学院学报;2001年02期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 王戍平;破碎围岩隧道的模拟试验研究[D];浙江大学;2004年
2 张伟;渗流场及其与应力场的耦合分析和工程应用[D];武汉大学;2004年
3 秦建设;盾构施工开挖面变形与破坏机理研究[D];河海大学;2005年
4 高新强;高水压山岭隧道衬砌水压力分布规律研究[D];西南交通大学;2005年
5 高保彬;采动煤岩裂隙演化及其透气性能试验研究[D];北京交通大学;2010年
6 李兵;钻爆法海底隧道建设期工程安全风险分析及控制[D];北京交通大学;2010年
7 房倩;高速铁路隧道支护与围岩作用关系研究[D];北京交通大学;2010年
8 孙锋;海底隧道风化槽复合注浆堵水关键技术研究[D];北京交通大学;2010年
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1 汪海滨;山岭隧道地下水规律及防治方法研究[D];西南交通大学;2002年
2 周乐凡;考虑外水荷载作用的铁路隧道衬砌结构设计研究[D];铁道部科学研究院;2003年
3 李小红;渝怀铁路歌乐山隧道岩溶富水区施工技术研究[D];西南交通大学;2003年
4 吴顺华;水文地球化学方法确定隧洞外水压力研究[D];河海大学;2005年
5 田杰;岩体渗流的流固耦合问题及其工程应用[D];中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所);2005年
6 杨永恒;渗流场与应力场耦合分析及其在尾矿坝工程中的应用[D];西安理工大学;2006年
7 邬强;齐岳山隧道涌水量预测的研究[D];西南交通大学;2006年
8 杨征;武汉长江隧道大型管片衬砌结构力学特征研究[D];西南交通大学;2007年
9 杨新锐;软土地区隧道开挖引起的地层变形研究[D];北京交通大学;2007年
10 张鹏;海底隧道衬砌水压力分布规律和结构受力特征模型试验研究[D];北京交通大学;2008年
【二级引证文献】
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1 李鹏飞;张顶立;赵勇;张成平;;海底隧道复合衬砌水压力分布规律及合理注浆加固圈参数研究[J];岩石力学与工程学报;2012年02期
2 杨逾;周小科;;黑龙江哈尔滨地下输水管道突然破裂对地铁隧道的影响[J];中国地质灾害与防治学报;2012年02期
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1 赵勇;隧道软弱围岩变形机制与控制技术研究[D];北京交通大学;2012年
2 岳健;浅埋暗挖法修建水下小净距软岩隧道的力学行为和关键技术研究[D];中南大学;2012年
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1 徐海洋;复杂地质条件下长大隧道综合地质超前预报研究[D];重庆大学;2011年
2 蓝蕾蕾;隧道富水区防排水处理及断层破碎带开挖方法[D];西南交通大学;2012年
3 任耀谱;高压富水山岭隧道衬砌水压力折减系数相关研究[D];北京交通大学;2012年
4 信春雷;不同防排水模式对山岭隧道衬砌水压力影响关系研究[D];西南交通大学;2011年
5 张梅;浅层穿越水库隧道施工技术及围岩稳定性分析[D];西华大学;2012年
【二级参考文献】
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1 杨明举,关宝树,钟新樵;水封式地下储气洞库的应用及研究[J];地下空间;2000年03期
2 戴妙林,吴宏明,叶华顺,周良,陈建庭;长诏混凝土浆砌块石重力坝渗流观测成果分析[J];大坝观测与土工测试;1999年01期
3 成曙,杨广元,董利平;东武仕水库坝基渗透稳定性分析[J];大坝观测与土工测试;1999年02期
4 华炯,岳建平;埋入仪器测值可靠性的评价[J];大坝观测与土工测试;1997年03期
5 冯郭铭,付琼华;测定土的双向渗透系数的仪器装置和方法[J];大坝观测与土工测试;1997年03期
6 仵彦卿;岩体裂隙系统渗流场与应力场耦合模型[J];地质灾害与环境保护;1996年01期
7 杨新安,程军,杨喜增;峰峰矿区矿井突水分类及发生机理研究[J];地质灾害与环境保护;1999年02期
8 梁冰,孙可明,薛强;地下工程中的流─固耦合问题的探讨[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2001年02期
9 康健,胡耀青;矿山地下工程施工中水害预测与防治[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2001年06期
10 仵彦卿,张倬元;岩体系统渗流场与应力场耦合的广义双重介质模型的应用研究[J];工程地质学报;1996年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐学磊;;滑坡稳定性分析中的耦合计算[J];山西建筑;2007年03期
2 黄维平;曹静;张恩勇;唐世振;;大柔性圆柱体两自由度涡激振动试验研究[J];力学学报;2011年02期
3 成立芹;地下水渗流对基坑稳定性影响[J];河北建筑工程学院学报;2002年04期
4 严绍洋;李亮辉;高燕希;张春宇;;公路隧道开挖渗流场的有限差分法分析[J];中外公路;2007年06期
5 狄军贞;刘建军;殷志祥;;低渗透煤层气-水流固耦合数学模型及数值模拟[J];岩土力学;2007年S1期
6 芮勇勤;杨斌;吴艳娟;;核电站导流堤围堰有限元强度折减稳定性分析[J];交通科学与工程;2010年03期
7 李地元;李夕兵;张伟;;裂隙岩体的流固耦合研究现状与应用展望[J];水利与建筑工程学报;2007年01期
8 张志强;张常委;何川;;水底隧道衬砌背后水荷载作用形式及大小研究[J];现代隧道技术;2008年S1期
9 苏国韶;符兴义;燕柳斌;;流场作用下大型地下厂房围岩稳定性分析[J];地下空间与工程学报;2010年04期
10 梁冰;白云鹏;金佳旭;;库水位升高对尾矿坝稳定性的影响[J];水资源与水工程学报;2010年04期
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1 刘建军;;煤层气-水两相流固耦合渗流的数值模拟[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年
2 张铭;杨德兴;;一种光纤光栅式飞机驾驶杆力传感器[A];2011西部光子学学术会议论文摘要集[C];2011年
3 狄军贞;刘建军;殷志祥;;低渗透煤层气-水流固耦合数学模型及数值模拟[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
4 关致和;周宏山;邵海涛;赵先龙;阮锐;;光纤光栅在海洋测绘中应用研究[A];2000年全国测绘仪器综合学术年会论文集[C];2000年
5 黄锐;蔡海文;方祖捷;陈高庭;;调节光纤光栅参数的一种新方法[A];全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议(OFCIO’2001)论文集[C];2001年
6 徐明政;孙延辉;;石油工业光纤光栅传感技术的研究与应用[A];第十三届中国科协年会第13分会场-海洋工程装备发展论坛论文集[C];2011年
7 朱锋;杨勇;姜士宪;任鸿杰;;滑坡稳定性分析中的耦合计算[A];建设工程理论与实践(第二辑)[C];2005年
8 张志强;张常委;何川;;水底隧道衬砌背后水荷载作用形式及大小研究[A];中国土木工程学会第十三届年会暨隧道及地下工程分会第十五届年会论文集[C];2008年
9 孙可明;梁冰;朱月明;;考虑解吸扩散过程的煤层气流固耦合渗流研究[A];第七届全国岩石动力学学术会议文集[C];2000年
10 倪明;杨华勇;李智忠;胡永明;;光纤光栅水听器[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 杨凤鸣;神奇的光纤光栅[N];中国电力报;2004年
2 本报记者 刘鹏 通讯员 曹诚平;“微型鄱阳湖”的奥秘[N];人民长江报;2011年
3 山东 李保军;浅谈光纤光栅传感器[N];电子报;2005年
4 记者 阎友华;天兴洲大桥铁路混凝土板结合桥面模型试验研究完成[N];中国经济导报;2007年
5 陈永华 记者 许明峰;鄱阳湖模型试验研究基地在共青城奠基[N];九江日报;2009年
6 邓红;流淌在实验室里的黄河[N];黄河报;2006年
7 ;黄河上游航运技术[N];科技日报;2005年
8 本报记者 李玉明;“结构”,我的生命我的爱[N];中华建筑报;2006年
9 记者 刘鹏 通讯员 李小强;江西投资近亿元打造鄱阳湖物理模型[N];中国水利报;2009年
10 万建民 张玫;再造一个“海上温州”[N];中国海洋报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙士丽;具有自由液面效应的高频流固耦合问题[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 颜玢玢;特殊结构光纤光栅理论与应用技术[D];北京邮电大学;2010年
3 王月明;光纤光栅传感产业化技术研究及应用[D];武汉理工大学;2009年
4 张锦龙;基于光纤光栅的传感和解调技术研究[D];北京邮电大学;2009年
5 倪凯;光纤光栅制备及传感应用研究[D];浙江大学;2011年
6 沈小燕;光纤光栅应变传感及扩大应变传感范围的技术研究[D];天津大学;2010年
7 倪娟;光纤光栅在微波光子学中的应用[D];浙江大学;2011年
8 刘伟升;光纤光栅传感与光纤光栅激光器的应用研究[D];浙江大学;2011年
9 沈永良;基于旋光色散效应的光纤光栅传感解调方法研究[D];黑龙江大学;2012年
10 陆玉春;闪耀光纤光栅复模理论和半导体激光器线阵光纤束耦合技术研究[D];北京交通大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴金刚;高水压隧道渗流场的流固耦合研究[D];北京交通大学;2007年
2 王飞;隧道不透水层确定方法模型试验研究[D];西南交通大学;2006年
3 魏文星;基于ARM的嵌入式光纤光栅振动检测系统[D];山东大学;2010年
4 周勇;光纤光栅城轨计轴技术[D];武汉理工大学;2010年
5 程立伟;磁光光纤光栅的偏振相关特性研究[D];电子科技大学;2010年
6 李崇真;磁光光纤光栅的双折射特性与磁可调性研究[D];电子科技大学;2011年
7 程洁琳;基于变迹光纤光栅的慢光孤子特性理论研究[D];北京邮电大学;2011年
8 姜旭;基于LabVIEW的电力测温软件系统的设计与实施[D];北京邮电大学;2010年
9 赵玲君;光纤光栅传感器交叉敏感问题的研究[D];江南大学;2011年
10 万贤杰;基于可调谐光源的光纤光栅温度监测系统在电网上的应用[D];中国科学技术大学;2011年
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