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岩溶隧道与溶洞的安全距离研究

曹茜  
【摘要】: 摘要:宜万铁路隧道修建在极复杂的岩溶地质中,施工过程遭遇大量的隧道围岩塌方以及突水突泥灾害,给人民生命财产带来巨大损失。要在避免灾难发生的同时综合考虑施工成本及难度,合理确定隧道与溶洞的安全距离是关键。本论文以宜万铁路隧道为工程背景,针对岩溶地区隧道与溶洞的安全距离问题做了以下几个方面的研究: (1)通过总结国内外研究现状,并对岩石力学基本理论进行分析,筛选出影响隧道与溶洞安全距离的几个较重要的因素。并通过FLAC3D数值模拟对溶洞跨度、高跨比以及岩体侧压力系数的影响作了定性分析。 (2)研究了隧道与周围隐伏干溶洞的安全距离。通过FLAC3D数值模拟,采用正交设计方案分别针对溶洞位于隧道上方、下方和侧面三种位置时隧道与溶洞安全距离进行正交试验,得到围岩级别、岩体侧压力系数、溶洞跨度、溶洞高跨比和隧道埋深五个影响因素对安全距离的影响程度和影响规律,采用多元回归方法给出隧道与周围隐伏干溶洞的安全距离的数学预测模型。 (3)研究了泄水支洞(隧道)与掌子面前方高压富水溶洞的安全距离。分析了围岩级别、岩体结构面强度、结构面倾角、岩体侧压力系数、溶洞直径、溶洞埋深和溶腔水压七个影响因子对安全距离的影响程度和影响规律,并给出泄水支洞(隧道)与掌子面前方高压富水溶洞安全距离的数学预测模型。 (4)通过UDEC数值模拟,研究了考虑岩溶水沿着岩体结构面的渗流时水压力对于安全距离的影响规律。 (5)将本论文得到的预测模型用于宜万铁路岩溶隧道实际工程,证实了本文结论具有较高的可靠性,对于今后类似工程中安全距离的确定具有指导意义。


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