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富水隧道地下水预测及力学特性分析

张亦龙  
【摘要】:随着铁路、公路隧道和地铁的快速发展,对于富水公路隧道结构安全性问题的深入研究,涌水量预测和力学特性分析逐渐成为了公路隧道工程学科研究的热点和难点。愈来愈多的学者与公路隧道设计人员将目光投向于富水公路隧道的研究。富水公路隧道在掘进过程中难免会遇到各种不同的地质条件,当公路隧道在穿越不同地层时也会面临着涌水、突泥等各种地质灾害。这些不仅增加了施工难度,危急施工人员安全,同时还延误施工工期,以致加大工程整治费用。鉴于目前的情形,对于富水公路隧道的涌水量预测及其力学特性分析就显得紧迫与重要。 本文依托康家楼公路隧道工程实例,采用模糊数学理论,预测公路隧道涌水量;结合现场监控量测与数值计算,对富水公路隧道的力学特性进行了深入研究,得到成果如下: 1.总结已有的工程经验,收集并整理了影响公路隧道涌水量大小的5大因素10个评估指标,为今后相关类似的富水公路隧道从地下水预测和病害处理等方面提供宝贵的经验; 2.以康家楼公路隧道为工程背景,选取了影响公路隧道涌水量大小的因素指标,并将其归纳分为一级和二级权重因素,建立公路隧道涌水量大小的评价体系,同时采用尔特斐法确定了各级指标的权重大小。根据权重调查结果可知,公路隧道涌水量大小的评价一级指标因素中围岩特性的权重最大,其中,围岩级别又是所占围岩特性的最大的二级权重指标。并根据已有的文献和规范确定了各指标值的确定方法,进而建立了公路隧道涌水量大小模糊综合评价模型。 3.通过康家楼公路隧道的干燥断面与富水断面的拱顶沉降和周边收敛、围岩应力、钢拱架应力进行对比,分析其力学特性,然后,通过三个涌水量不同的富水断面的拱顶沉降和周边收敛、围岩应力、钢拱架进行对比分析,分析其力学特性。 4.运用FLAC-3D软件对富水公路隧道在不同涌水量情况下对围岩变化规律进行数值模拟,与现场监控量测结果对比,相互印证、补充。


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