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《成都理工大学》 2008年
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现代深部岩溶形成机理及其对越岭隧道工程控制作用评价

毛邦燕  
【摘要】: 现代深部岩溶作为一种特殊的岩溶形式是随着人们生产生活范围的延拓,而逐渐的进入我们的研究视线的。由它带来的一系列地质工程问题对越岭隧道工程具有极强的控制性和危害性,如渝怀线圆梁山深埋特长越岭隧道工程出现的高压突水、突泥问题,既控制了工程的施工难度,同时又是一个极具挑战性的理论难题。本文在研究现代深部岩溶发育受控因素、现代深部岩溶的发育机制的基础上,对现代深部岩溶的水动力-水化学、现代深部岩溶对越岭隧道工程的控制作用等方面进行了深入的研究。初步建立起了一套现代深部岩溶对越岭隧道工程控制作用的评价体系。该体系的建立,既丰富了现代深部岩溶的工程地质理论体系,同时对于深埋越岭隧道工程来说又具有重大的工程实践意义。通过系统的研究主要取得了以下成果: (1)对现代深部岩溶采用二级分类方法建立了工程地质分类体系。利用地质构造类型作为一级分指标把现代深部岩溶划分为巨厚层型现代深部岩溶、单一构造型现代深部岩溶、复合构造型现代深部岩溶;依据岩溶发育的位置、构造类型及开启状况为二级分类方法,把上述一级分类细化为层内现代深部岩溶、河谷现代深部岩溶、开启向斜型现代深部岩溶、封闭向斜型现代深部岩溶、断裂带型现代深部岩溶等二级分类。并对各类现代深部岩溶的特征进行了深入的分析、研究。 (2)从岩性、通道条件、场效应条件等三个方面研究了现代深部岩溶的发育受控因素。可溶岩的岩性作为物质基础本身来说,它不会随其埋藏位置的深浅而发生岩石化学成分的改变,对岩溶发育的控制就不会随其深度的变化而变化。通道条件对现代深部岩溶的控制由通道的性质、规模来决定。而场效应对深部岩溶的控制作用是与通道条件密切关联的,只有在有特殊通道条件下,场效应才发挥其控制作用。 (3)结合现代深部岩溶发育的地质力学模式和地下水水动力模式,提出了现代深部岩溶的发育模式,包括厚层-径流型、河谷-排泄型、向斜-径流型、断裂-排泄型、复合型等五种模式,其中向斜-径流型可以在细化为陡倾紧密向斜-径流型、缓倾开阔向斜-径流型。并对各种模式的发育机制进行了深入的研究。 (4)以目前揭露现代深部岩溶最为典型的圆梁山隧道毛坝向斜段为例,建立起了该隧道区地下水数学模型,采用visual modflow对向斜区域进行了地下水流动的数值模拟。根据水化学资料对圆梁山隧道区进行了水化学模拟。在此基础上,利用地下水数值模拟和水化学模拟结果对圆梁山隧道区毛坝向斜段的现代深部岩溶的岩溶化作用进行了模拟。 (5)通过对一系列工程实例的统计分析,提出现代深部岩溶的工程地质问题主要包括隧道突水、突泥问题,溶洞、隧道与溶洞间岩层失稳问题,高压水问题三个方面,而对越岭隧道工程起控制作用的主要为隧道的突水、突泥问题和高压水问题。提出了现代深部岩溶对越岭隧道工程的控制作用的评价体系,认为采用“隧道突水、突泥危险性分级体系”来评价现代深部岩溶对越岭隧道工程控制作用是合理的、科学的、符合工程实际的。综合考虑现代深部岩溶诸多因素确立了评价体系的评价指标。利用AHP法计算出了一级、二级指标体系各指标在相应层次中所占有的权重值。采用岭形函数法确定了各因子在各级别种的隶属度值。利用Visual Basic语言、Formula One(Demo版)等控件开发了“隧道突水、突泥危险性分级系统”软件。以渝怀线圆梁山隧道毛坝向斜段、贵昆线乌蒙山2号隧道为例,对每个隧道的各分段的隧道突水、突泥危险性进行分级评价。根据隧道突水、突泥危险性级别及其防治原则制定了相应的防治措施。
【学位授予单位】:成都理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:U452.11

【参考文献】
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