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《兰州交通大学》 2017年
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破碎富水围岩段隧道渗流影响的研究

刘昕业  
【摘要】:随着公路网和铁路网的不断发展,在修建过程中所遇到需要修建隧道通过的路段也不断增加,而其中破碎富水围岩段隧道也变得越来越常见。所以研究在破碎富水围岩段隧道的施工具有重大的实际意义。本文首先对富水隧道渗流的研究意义与研究现状做了总结;之后对扑鸭脚隧道附近的工程地质与水文地质情况做出了概述;然后又对在扑鸭脚隧道YK217+660断面的监测方法进行了介绍,并对监测的结果进行了分析;之后结合现场实际建立了基于FLAC3D的数值计算模型,模拟了隧道的开挖过程,并对渗流耦合和非渗流耦合工况下的隧道施工时的位移与应力进行了比较;最后对半断面注浆和全断面注浆对渗流耦合隧道位移和应力的影响进行了比较,对这两种工况进行了优选。本文的主要结论有:(1)通过应用FLAC3D软件,对渗流耦合计算步增加对隧道位移影响的分析,结合工程实际的施工状况得出了在当前模型条件下,7500个耦合步数是合理的结论。(2)渗流对监测断面附近的位移影响不大,但对开挖掌子面附近的竖向最大位移影响比较大,影响比率在20%左右,而且渗流使得最大位移的范围有所增大,削弱了隧道周围围岩的稳定性。力学分析的结果说明,渗流对隧道监测断面和开挖掌子面附近的竖向最大应力的影响比较大,在30%左右,而对其水平方向的应力的影响则极小,在开挖掌子面附近仅为1.5%左右。(3)半断面注浆对隧道掌子面径向位移几乎没有控制力,对竖向位移的控制力也不强,在10%左右;全断面注浆则对隧道的竖向位移和径向位移有着明显的限制作用,对径向位移有30%左右的影响率,对竖向位移则有25%左右。(4)在对隧道所受应力影响方面,半注浆对隧道竖向应力的影响率为20%要大于全注浆的10%,但全注浆对隧道受到的水平力的影响率为30%要大于半注浆的20%。因为从应力大小而言,水平力为大应力,所以综合而言,从减小应力的角度来讲,全注浆对隧道的保护效果也要好于半注浆。(5)通过综合分析,在渗流特别丰富,隧道位移较大,衬砌极易压坏的情况下建议使用全断面注浆法,而在隧道位移不大,衬砌也不易压坏但是有少量的渗流影响隧道施工与开挖进度的情况下,从经济的角度考虑,半断面注浆就能满足要求。
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