【摘要】：采用數(shù)值分析方法,對高水壓富水區(qū)裂隙巖體隧道滲流場進(jìn)行分析。根據(jù)裂隙巖體隧道的特點(diǎn),結(jié)合三維離散元軟件3DEC的功能特性,建立三維離散元模型。首先,研究了裂隙的不同產(chǎn)狀與裂隙巖體等效滲透系數(shù)的關(guān)系。在假定為光滑、平行裂隙的基礎(chǔ)上,建立了相應(yīng)的數(shù)值模型并進(jìn)行運(yùn)算。結(jié)果表明,通過3DEC軟件計算出來的裂隙巖體等效滲透系數(shù)與用滲透系數(shù)張量公式計算出來的結(jié)果非常一致。因此,當(dāng)假定裂隙為光滑、平行時,可通過滲透系數(shù)張量來研究裂隙產(chǎn)狀對滲流場的影響,可使模型簡化、運(yùn)算效率提高。在此基礎(chǔ)上,建立了隧道主要施工過程(開挖、噴混凝土、襯砌)中滲流場的數(shù)值模型,對隧道開挖、噴混凝土、施作二襯后的滲流場進(jìn)行了數(shù)值模擬,并分析了其變化特征。最后,采用施作噴混凝土后的裂隙巖體隧道數(shù)值模型,分析了圍巖裂隙寬度、注漿圈厚度、注漿圈滲透系數(shù)及噴混凝土滲透系數(shù)等因素對裂隙巖體隧道滲流場的影響。結(jié)果表明,裂隙寬度在一定范圍內(nèi)(0.2 mm~1.8 mm)變化時對影響較小;注漿圈的厚度及其滲透系數(shù)是影響滲流場的關(guān)鍵因素,在一定范圍內(nèi)(注漿圈厚度為0~8 m;注漿圈等效滲透系數(shù)為0~2.0×10-7 m/s)對噴混凝土背后水壓力及隧道滲水量影響非常顯著,超出此范圍后,影響減弱;噴混凝土的滲透系數(shù)也是影響滲流場的重要因素,它對背后水壓力和隧道滲水量的影響同注漿圈滲透系數(shù)的影響一樣,在一定范圍內(nèi)(0~4.0×10-8 m/s)影響顯著,超出4.0×10-8 m/s后,影響減弱。
[Abstract]:The seepage field of fractured rock mass tunnel in high water pressure and rich water area is analyzed by numerical analysis method. According to the characteristics of fractured rock mass tunnel and the functional characteristics of 3D discrete element software 3DEC, a 3D discrete element model is established. Firstly, the relationship between the occurrence of fractures and the equivalent permeability coefficient of fractured rock mass is studied. Based on the assumption of smooth and parallel fracture, the corresponding numerical model is established and calculated. The results show that the equivalent permeability coefficient of fractured rock mass calculated by 3DEC software is in good agreement with that calculated by Zhang Liang's formula. Therefore, when the fracture is assumed to be smooth and parallel, the influence of fracture occurrence on seepage field can be studied by the permeability coefficient Zhang Liang, which can simplify the model and improve the operation efficiency. On this basis, the numerical model of seepage field in the main construction process of tunnel (excavation, shotcrete, lining) is established. The seepage field of tunnel excavation, shotcrete and two-lining is simulated numerically, and its variation characteristics are analyzed. Finally, the influence of the crack width, the thickness of grouting ring, the permeability coefficient of grouting ring and the permeability coefficient of shotcrete on the seepage field of fractured rock mass tunnel is analyzed by using the numerical model of fractured rock mass tunnel. The results show that the thickness of grouting ring and its permeability coefficient are the key factors affecting seepage field in a certain range (0. 2 mm~1.8 mm), and the thickness of grouting ring is 0 ~ 8 m. The equivalent permeability coefficient of grouting ring is 2.0 脳 10 ~ (-7) m / s). The permeability coefficient of shotcrete is also an important factor affecting the seepage field. The influence on the back water pressure and tunnel seepage is the same as that on the grouting ring permeability coefficient, and in a certain range (0 ~ 4.0 脳 10 ~ (-8) m / s), the influence is significant. After 4.0 脳 10 ~ (-8) m / s, the effect weakened.
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U451

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本文編號：2325451