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《北京交通大学》 2008年
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岩溶隧道围岩渗流场分布和衬砌水压力特征研究

张明德  
【摘要】: 随着我国西部大开发战略的实施,以及交通事业的高速发展,在岩溶地区修建隧道将是不可避免的。近年来,因隧道施工造成的岩溶涌水、突泥,给隧道施工及运营带来危害的工程问题比比皆是。因此,岩溶涌水地质灾害已成为岩溶区隧道设计和施工中需要重点考虑的问题。在进行岩溶隧道支护结构设计时,合理确定作用在衬砌上的水压力是结构设计的关键。然而对于“堵水限排”下岩溶隧道围岩渗流场的分布规律,目前却没有系统的研究。本文以宜万铁路岩溶隧道为工程背景,通过理论分析、数值模拟和模型试验,对岩溶隧道渗流场分布规律、应力场和渗流场共同作用下衬砌结构的受力特征以及注浆控制要素对渗流场分布的影响进行了研究,主要研究内容和成果如下: (1)分析了应力场和渗流场的相互作用机理,得出隧道裂隙岩体中渗流场和应力场相互影响方式。运用解析方法对高水压山岭隧道稳定流中的渗流场分布进行了研究,得到岩溶区特殊地质条件隧道周围渗流场的分布规律。 (2)通过对相似理论和模型试验原理的研究,推导了应力场和渗流场共同作用的耦合场的相似准则。利用隧道及地下工程试验中心研发的水土共同作用模型试验台架系统,引进光纤光栅应变测试系统,以齐岳山隧道工程为原型,研究了注浆圈外、衬砌背后水压力在全封堵方式下、限排方式下的水压力分布规律,得到了注浆圈对水压的折减规律。 (3)依靠光纤光栅精确的应变数据采集,得出了衬砌结构在应力场和渗流场共同作用下的变形特征和应力分布规律。结合相似原理和模型试验的特点,根据相似准则将模型试验结果还原,计算了原型隧道衬砌结构的应力和内力,并对原型结构安全性进行评价。 (4)采用数值计算方法,借助三维渗流有限元计算软件研究了注浆控制因素对隧道围岩渗流场分布的影响规律,并研究了不同排水量下隧道衬砌水压力的折减规律。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:U451.2

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【引证文献】
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1 马栋;深埋岩溶对隧道安全影响分析及处治技术研究[D];北京交通大学;2012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
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【参考文献】
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【共引文献】
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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 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
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7 毕作庆;大平煤矿矿井涌水量数值模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
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【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 龙芝辉,汪志明,王小秋,陈文亮;射流作用下岩石局部渗流压力分布的研究[J];地下空间与工程学报;2005年S1期
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6 张成平;张顶立;叶英;骆建军;;高压富水岩溶隧道注浆机理及作用效果分析[J];地下空间与工程学报;2009年05期
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8 王树仁;何满潮;刘招伟;;岩溶隧道突水灾变过程分析及控制技术[J];北京科技大学学报;2006年07期
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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
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10 李鹏;软岩渗流应力耦合分析参数反演的理论与方法[D];同济大学;2008年
【二级引证文献】
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1 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
【二级参考文献】
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2 本报通讯员 王虹英袁芳 本报记者 高李鹏;科技助力 前景无限[N];人民铁道;2007年
3 本报记者 许霞;中国攻克世界级岩溶隧道修建难题[N];国际商报;2009年
4 方东;我国攻克岩溶隧道世界级修建难题[N];科技日报;2009年
5 杨达卿;北京交通大学喜迎110周年校庆[N];现代物流报;2006年
6 记者 江芸涵;交通大学全球校友商界领袖峰会举行[N];四川日报;2009年
7 本报通讯员 李海明 本报记者 朱振国;在社会实践中深化国情意识[N];光明日报;2005年
8 本报通讯员  王虹英 袁芳 本报记者  朱振国;为了光荣与梦想[N];光明日报;2006年
9 本报特约记者  吴琳 通讯员  刘惠卿;大连交大创新人才培养模式[N];光明日报;2006年
10 本报记者 徐文智;突出文化特色创建一流医院[N];中国消费者报;2004年
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1 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
2 李勇泉;渗流场与应力场的耦合分析及其工程应用[D];武汉大学;2010年
3 谢红强;隧道工程热液固多场耦合效应研究[D];西南交通大学;2006年
4 张建山;基坑抽水地面沉降理论与工程应用[D];西安理工大学;2005年
5 张晓明;重庆缙云山林地坡面降雨产流规律及土壤力学特征研究[D];北京林业大学;2008年
6 刘杰;裂隙岩体渗流场及其与应力场耦合的参数反问题研究[D];河海大学;2002年
7 刘新喜;库水位下降对滑坡稳定性的影响及工程应用研究[D];中国地质大学;2003年
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9 郭海庆;复杂混凝土坝坝基对坝体结构行为影响的分析理论和方法研究[D];河海大学;2002年
10 张全胜;寒区隧道围岩损伤试验研究和水热迁移分析[D];同济大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张明德;岩溶隧道围岩渗流场分布和衬砌水压力特征研究[D];北京交通大学;2008年
2 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
3 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
4 李志强;基于黄土渗流场与应力场耦合关系的试验研究[D];西安理工大学;2006年
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6 刘万忠;坝基深厚覆盖层渗流场与应力场非线性耦合研究[D];河海大学;2005年
7 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
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10 白国权;高海拔严寒地区隧道温度场分布规律及衬砌冻胀力数值模拟研究[D];西南交通大学;2006年
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