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《西南交通大学》 2012年
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溶洞对隧道施工的影响研究

赵世科  
【摘要】:溶洞的存在使得隧道工程的稳定性变得复杂,而这种影响也随溶洞类型、大小、间距、方位的变化而变化。因此,对岩溶隧道进行模拟仿真是十分必要的。本文利用有限元法对不同大小、不同间距以及不同方位的干溶洞对隧道施工的围岩位移、围岩和支护系统应力做了全面的对比分析;利用有限差分软件对高水压充填型岩溶隧道围岩稳定性做了分析;利用DYNA对既有溶洞时岩板的爆破动力特性做了探讨: 1.探索了一条通过定义洞径比和间径比两个无量纲参数,并通过二者结合用以研究不同尺度、不同距离溶洞对隧道洞室围岩应力、位移和支护结构内力影响的新途径,一定程度克服了单纯考虑溶洞规模或溶洞距离开展研究的弊端。不同方位溶洞对隧道的影响可划分为若干区域,溶洞方位不同时对应的区域不同。一般而言:拱腰以及底部墙角处为过渡区域。 2.采用等效梁模型来分析岩板涌突水安全厚度,研究表明:当溶洞充水压力大于50m时,都受抗剪安全厚度控制:当水压力小于50m时,顶部溶洞受抗弯安全厚度控制,底部和侧部溶洞受抗剪安全厚度控制。当水压低于10m时,选择溶腔跨度作为等效梁长度计算防突安全厚度偏于保守,而当水压大于50m时,又偏于冒进。溶腔常规水压力小于10m时,建议顶部溶洞的防突安全距离取4.0m,底部溶洞的防突安全距离取0.6m,侧部溶洞的防突安全距离取3.5m。 3.选取顶部溶洞分析了爆破震动特性,研究表明:Ⅲ级围岩震速峰值比Ⅳ级围岩震速峰值约小10%;溶洞的存在使得隧道拱顶质点震动峰值增大,且影响随溶洞洞径的增大而加大,随溶洞离洞室间距离的增大而减小。同等条件下,溶洞的存在使得隧道拱顶质点震速峰值相对无溶洞时增大了3%-14%,考虑到实际震动测量的误差,为确保施工安全,可将隧道近邻溶洞区域爆破震动控制速度相对于无溶洞状态控制标准下调15%。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:U455.49

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【参考文献】
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