隨著我國西部地區(qū)交通事業(yè)的迅猛發(fā)展,大埋深、高水壓巖溶隧道的修建也越來越多。受到地質(zhì)條件影響,這類隧道施工過程中往往會遭遇突水突泥事故突水災(zāi)害嚴重威脅著施工人員的安全以及隧道施工的安全。預(yù)留合適的防突厚度是保證巖溶隧道工程安全性以及經(jīng)濟性的有效方法。本文借助可以考慮流固耦合的有限元程序?qū)λ淼劳凰M行模擬,采用多元線性擬合和理論分析建立防突結(jié)構(gòu)最小安全厚度的計算模型。并對不同工況下隧道突水過程以及突水通道形成規(guī)律進行研究,旨在加深對隧道突水機理的認識,為巖溶隧道的設(shè)計和施工提供參考主要研究內(nèi)容如下（1）針對承壓水腔體位于隧道周邊以及掌子面前方這兩種工況,采用正交試驗的方式研究了隧道埋深、隧道直徑、腔體直徑、模量、粘聚力以及水壓對防突結(jié)構(gòu)最小安全厚度的影響規(guī)律以及顯著性。結(jié)果表明模量對防突結(jié)構(gòu)無影響;隨著埋深的增加,隧道周邊防突結(jié)構(gòu)最小安全厚度呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢,而掌子面前方防突結(jié)構(gòu)最小安全厚度呈現(xiàn)出線性增加趨勢;其他因素對防突結(jié)構(gòu)最小安全厚度的影響趨勢與腔體位置無關(guān),呈現(xiàn)出近似線性關(guān)系（2）根據(jù)承壓水腔體位于隧道周邊的數(shù)值模擬結(jié)果,對不同工況下隧道突水的過程以及突水通道的形成規(guī)律進... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【圖文】：

圖１突水災(zāi)害分類??不同類型的突水災(zāi)害有著不同的致災(zāi)構(gòu)造以及不同的致災(zāi)機理

圖１－２論文技術(shù)路線圖??

ｖ?＝?ｑ，ｂ?＝?．＾Ｌｊ??１２＂?（２－２０）??當(dāng)裂縫的發(fā)展發(fā)展方向與ｘ軸的夾角為０時，如圖２－２所示，可以將裂縫內(nèi)流體??的速度沿著坐標(biāo)軸方向進行正交分解。因此，裂縫內(nèi)流體的表觀速度矢量可表示??為：??（２－２１）??＾－＾－ｃｏｓ９?０??Ｃ．?＝?１２＂?（２－２２）??，７?０?＾ｓｉｎ，??Ｌ?１２＂」??式（２－２１）與達西定律有著相同的形式，因此Ｃ；可視為裂縫的滲透系數(shù)。???？?ｘ??圖２－２流體表觀速度分解示意圖??２．４裂縫的離散??希望可以用相同的有限元網(wǎng)格來模擬巖體和巖體中產(chǎn)生的裂縫，裂縫中流體??的質(zhì)量守恒關(guān)系是建立所需有限元方程的出發(fā)點。圖２－３展示的是線性裂縫以及被??該裂縫貫穿的巖體單元。??Ｓｏｉｌ?ｅｌｅｍｅｎｔｓ?Ｆｒａｃｔｕｒｅ?Ｆｒａｃｔｕｒｅ?ｅｌｅｍｅｎｔｓ??圖２－３裂縫單元示意圖??流體在裂縫中的質(zhì)量守恒方程可用其連續(xù)性進行描述。而裂縫中流體的連續(xù)??性必須滿足裂縫中流體的注入率等于裂縫中流體體積增加率和流體通過裂縫壁滲??透損失體積率之和。裂縫單元的連續(xù)性方程和巖體單元連續(xù)性方程具有相同的形??式，如式２－９所示。在導(dǎo)水率非常小的情況下，裂縫中的流體很難發(fā)生滲透，因為??１７??

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[3]圓形隧道破壞分區(qū)及成拱破壞研究[D]. 孔祥飛.北京交通大學(xué) 2016
[4]注漿—凍結(jié)法聯(lián)合加固軟土地基的數(shù)值模擬[D]. 郭瑋卿.北京交通大學(xué) 2015
[5]隱伏溶洞對隧道圍巖穩(wěn)定性的影響規(guī)律及鄂西山區(qū)巖溶處治技術(shù)研究[D]. 郭明.山東大學(xué) 2014
[6]巖溶隧道底板安全厚度預(yù)測模型研究[D]. 朱浩博.北京交通大學(xué) 2013
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[9]水壓充填型巖溶隧道突水機理及襯砌結(jié)構(gòu)力學(xué)特性研究[D]. 聶志凌.西南交通大學(xué) 2009



本文編號：3555054