本文關(guān)鍵詞：基于生態(tài)需水保護(hù)的山嶺隧道地下水限排研究

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【摘要】：我國(guó)是一個(gè)多山的國(guó)家,各級(jí)公路與鐵路建設(shè)不可避免需要穿越各種高山峻嶺,其中不乏許多高水壓富水地層的山嶺隧道。以往山嶺隧道建設(shè)過程中對(duì)于地下水處理措施以排為主居多,不可避免破壞隧址區(qū)水文環(huán)境。一方面富水山嶺隧道排水對(duì)圍巖與襯砌穩(wěn)定性造成影響,另一方面容易導(dǎo)致隧址區(qū)涌水量過大、地表水位下降、生態(tài)環(huán)境惡化等不良影響。本文為維持隧址區(qū)生態(tài)需水保護(hù)條件與隧道工程的穩(wěn)定性、實(shí)用性與耐久性,以“主動(dòng)堵水,限量排放”為理念進(jìn)行指導(dǎo),依托重慶市軌道交通1號(hào)線第一條長(zhǎng)大山嶺隧道中梁山隧道,采用理論分析、數(shù)值模擬等方法對(duì)富水山嶺隧道地下水限排模式下滲流相關(guān)規(guī)律進(jìn)行深入研究,提出隧道排水量合理限值,為富水山嶺隧道設(shè)計(jì)、施工與防排水方案提供參考,取得以下主要成果:(1)通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)了解山嶺隧道涌水量確定方法,基于達(dá)西定律、地下水動(dòng)力學(xué)和地下水裂隙巖體滲流的基本理論,推導(dǎo)出富水山嶺隧道開挖過程涌水量與襯砌水壓力計(jì)算公式。依據(jù)植被生態(tài)需水保護(hù)需求,確定維持植被生態(tài)需水條件下排水量計(jì)算方法,從而確定合理的限排量,得出限排模式下襯砌外水壓力計(jì)算方法,歸納整理得出“生態(tài)需水保護(hù)”條件下的隧道設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。(2)通過對(duì)中梁山隧道工程水文地質(zhì)資料的調(diào)查,采用數(shù)值模擬方法,建立流固耦合作用下山嶺隧道施工階段滲流模型,分析中梁山隧道滲流對(duì)隧道圍巖和襯砌結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響特征以及地下水涌水量、地下水位變化規(guī)律。建立注漿加固下的隧道滲流模型模擬開挖施工過程滲流影響規(guī)律,獲得注漿加固對(duì)于隧道開挖滲流的影響規(guī)律。(3)分別研究不同地下水處理模式、降水量、圍巖級(jí)別、初期支護(hù)滲透系數(shù)、注漿圈滲透系數(shù)與厚度等因素對(duì)隧道施工階段與運(yùn)營(yíng)階段的滲流規(guī)律的影響,分析涌水量大小、襯砌水壓力、地下水位降深隨各因素的變化規(guī)律,為限排模式地下水排放量提供參考依據(jù)。(4)根據(jù)隧址區(qū)的水文地質(zhì)和降水情況,計(jì)算出隧道生態(tài)需水條件下不同圍巖級(jí)別與不同季節(jié)下的允許排水量。在此排水量控制下,結(jié)合隧道抗水壓式襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求和隧道排水量的大小,給出中梁山隧道限量排放地下水參考值,提出基于限量排放下的隧道施工措施及限量排放實(shí)施方法。
【關(guān)鍵詞】：山嶺隧道 生態(tài)需水 滲流 注漿加固圈 限排量
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U453.6
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-17
• 1 緒論17-29
• 1.1 問題的提出與研究意義17-18
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-26
• 1.2.1 隧道開挖對(duì)地表生態(tài)需水影響研究現(xiàn)狀18-19
• 1.2.2 山嶺隧道開挖涌水量計(jì)算理論研究現(xiàn)狀19-21
• 1.2.3 地下水限排對(duì)山嶺隧道圍巖與襯砌結(jié)構(gòu)影響研究現(xiàn)狀21-24
• 1.2.4 山嶺隧道地下水限排方法及標(biāo)準(zhǔn)研究現(xiàn)狀24-26
• 1.3 研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線26-29
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容26
• 1.3.2 技術(shù)路線26-29
• 2 基于生態(tài)需水保護(hù)的山嶺隧道涌水量研究29-53
• 2.1 引言29
• 2.2 隧址區(qū)水資源的循環(huán)和儲(chǔ)存29-32
• 2.2.1 隧址區(qū)地下水資源循環(huán)過程29-30
• 2.2.2 地下水儲(chǔ)存形態(tài)及特征30-31
• 2.2.3 地下水的分類與特征31-32
• 2.3 常見隧道涌水量確定方法32-35
• 2.3.1 理論解析法32-34
• 2.3.2 簡(jiǎn)易水均衡法34-35
• 2.3.3 數(shù)值分析法35
• 2.4 地下水裂隙巖體滲流研究35-38
• 2.4.1 滲流基本定律——達(dá)西定律35-36
• 2.4.2 滲流連續(xù)方程36-37
• 2.4.3 滲流基本微分方程37
• 2.4.4 穩(wěn)定滲流狀態(tài)能量方程37-38
• 2.5 限排模式排水量與襯砌外水壓力的計(jì)算推導(dǎo)38-41
• 2.5.1 計(jì)算模型38-39
• 2.5.2 隧道涌水量的簡(jiǎn)化39
• 2.5.3 豎井井深涌水量推導(dǎo)39-41
• 2.6 基于生態(tài)需水保護(hù)的山嶺隧道排水量確定41-47
• 2.6.1 隧道生態(tài)環(huán)境指標(biāo)的確定41-43
• 2.6.2 分析計(jì)算模型與方法43-44
• 2.6.3 地下水疏干漏斗體積與影響范圍計(jì)算44-46
• 2.6.4 地下水限排量確定46-47
• 2.7 限量排放模式襯砌水壓力計(jì)算47-51
• 2.7.1 折減系數(shù)法計(jì)算48-50
• 2.7.2 地下水動(dòng)力學(xué)解析法50
• 2.7.3 襯砌水壓力與注漿圈水壓力分配關(guān)系50-51
• 2.8 本章小結(jié)51-53
• 3 流固耦合下重慶中梁山隧道滲流規(guī)律研究53-97
• 3.1 引言53
• 3.2 工程概況53-61
• 3.2.1 自然地理概況53-54
• 3.2.2 工程區(qū)域地質(zhì)54-56
• 3.2.3 水文地質(zhì)條件56
• 3.2.4 生態(tài)環(huán)境條件56-58
• 3.2.5 隧道設(shè)計(jì)情況58-59
• 3.2.6 隧道施工情況59-61
• 3.3 中梁山隧道模型建立61-75
• 3.3.1 FLAC3D流固耦合原理61-63
• 3.3.2 計(jì)算模型建立63-66
• 3.3.3 初始應(yīng)力場(chǎng)與滲流場(chǎng)求解66-67
• 3.3.4 隧道開挖階段應(yīng)力場(chǎng)與位移場(chǎng)變化規(guī)律67-73
• 3.3.5 隧道開挖階段滲流場(chǎng)變化規(guī)律73-75
• 3.4 堵水模式下襯砌與圍巖受力、滲流及涌水量變化研究75-85
• 3.4.1 堵水模式下應(yīng)力場(chǎng)與位移場(chǎng)變化規(guī)律75-80
• 3.4.2 堵水模式下滲流場(chǎng)的變化規(guī)律80-81
• 3.4.3 堵水模式下涌水量變化規(guī)律81-83
• 3.4.4 堵水模式下地表水位變化模擬83-85
• 3.5 排水模式下襯砌與圍巖受力、滲流及涌水量變化研究85-93
• 3.5.1 排水模式下應(yīng)力場(chǎng)的變化規(guī)律85-89
• 3.5.2 排水模式下滲流場(chǎng)的變化規(guī)律89-90
• 3.5.3 排水模式下涌水量變化規(guī)律90-92
• 3.5.4 排水模式下地表水位變化模擬92-93
• 3.6 本章小結(jié)93-97
• 4 不同因素對(duì)富水山嶺隧道滲流場(chǎng)的影響規(guī)律研究97-135
• 4.1 引言97
• 4.2 數(shù)值模型建立與參數(shù)確定97-106
• 4.2.1 基本假定與模型建立97-99
• 4.2.2 模擬邊界條件與參數(shù)選取99-100
• 4.2.3 隧道開挖過程中滲流場(chǎng)基本變化規(guī)律100-104
• 4.2.4 隧道施工過程中地下水涌水量的變化規(guī)律104-106
• 4.3 隧道防排水模式對(duì)滲流場(chǎng)影響規(guī)律106-111
• 4.3.1 全封堵模式的影響規(guī)律106-108
• 4.3.2 全排放模式的影響規(guī)律108-109
• 4.3.3 限量排放模式的影響規(guī)律109-111
• 4.4 降雨入滲與水源補(bǔ)給對(duì)隧道滲流場(chǎng)的影響規(guī)律111-115
• 4.5 含水層參數(shù)（圍巖級(jí)別）對(duì)滲流場(chǎng)的影響規(guī)律115-121
• 4.5.1 巖層滲透系數(shù)影響規(guī)律115-118
• 4.5.2 體積含水量影響規(guī)律118-121
• 4.6 隧道初期支護(hù)滲透性的影響規(guī)律121-125
• 4.7 注漿加固圈對(duì)隧道滲流場(chǎng)影響規(guī)律125-132
• 4.7.1 注漿控制要素概述125-126
• 4.7.2 注漿加固圈厚度對(duì)隧道滲流場(chǎng)影響規(guī)律126-129
• 4.7.3 注漿加固層滲透系數(shù)對(duì)隧道滲流場(chǎng)影響規(guī)律129-132
• 4.8 本章小結(jié)132-135
• 5 山嶺隧道地下水限量排放標(biāo)準(zhǔn)研究135-159
• 5.1 引言135
• 5.2 現(xiàn)有隧道限排水標(biāo)準(zhǔn)135-136
• 5.3 基于生態(tài)需水保護(hù)山嶺隧道限排量確定方法136-142
• 5.3.1 隧址區(qū)地下水資源量分析136-138
• 5.3.2 山嶺隧道限排量確定步驟138-139
• 5.3.3 計(jì)算參數(shù)確定139-140
• 5.3.4 影響范圍選取140-141
• 5.3.5 地下水位降深s的計(jì)算141-142
• 5.4 中梁山隧道工程限排量確定方法142-152
• 5.4.1 隧道限排量確定實(shí)例142-149
• 5.4.2 高涌水量區(qū)間計(jì)算實(shí)例149-152
• 5.5 地下水環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)措施152-156
• 5.5.1 隧道防排水設(shè)計(jì)152-154
• 5.5.2 注漿堵水措施154-156
• 5.6 本章小結(jié)156-159
• 6 結(jié)論與建議159-163
• 6.1 結(jié)論159-160
• 6.2 建議160-163
• 致謝163-165
• 參考文獻(xiàn)165-171
• 附錄171
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄171
• B. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目171

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本文編號(hào)：621915