發(fā)布時間：2017-09-12 23:39

  本文關(guān)鍵詞：中梁山新建隧道對近接既有隧道滲流場影響研究

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【摘要】：隧道往往是城市交通的一個堵點,隨著城市的發(fā)展,既有成渝高速中梁山隧道已經(jīng)成為一個很大的堵點。因此,為了緩解交通壓力,在既有隧道兩邊各新修建一座新隧道,新修建的隧道會對近接既有隧道四周巖體應力場和滲流場造成一定的影響。本文以中梁山隧道為研究背景,采用理論計算和數(shù)值計算對比分析中梁山新建隧道對近接既有隧道滲流場產(chǎn)生的影響,并對既有隧道滲流防護提供加固建議。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)為了簡化計算,采用等代圓半徑法,把中梁山非圓形隧道轉(zhuǎn)化為圓形隧道,并采用復變函數(shù)保角變換法將非圓形邊界條件轉(zhuǎn)換為圓形邊界條件。采用簡化的中梁山既有隧道模型對隧道涌水量解析解過程進行詳細推導,并結(jié)合佐藤邦明公式推導出隧道經(jīng)常涌水量公式。分析總結(jié)出干擾情況下的涌水量計算公式,并結(jié)合中梁山隧道情況得出修正后的干擾涌水量計算公式。(2)采用解析解公式、經(jīng)驗公式和FLAC3D軟件數(shù)值模擬分別計算兩種情況下的隧道涌水量:(1)沒有修建新隧道前非干擾情況;(2)修建新隧道后干擾情況。結(jié)果表明:干擾情況下的既有隧道的涌水量比非干擾情況下的既有隧道涌水量有所減少,如隧道中心距離地下水位距離為60m時,數(shù)值計算的干擾涌水量為1.741m3/d·m,非干擾涌水量為2.127m3/d·m。(3)數(shù)值解和解析解進行對比分析,采用MATLAB軟件對經(jīng)常涌水量公式進行擬合,得出修正后的經(jīng)常涌水量解析解公式。并對干擾涌水量公式進行修正,確定出修正系數(shù)b值,得出修正后的干擾涌水量公式。(4)采用FLAC3D軟件對中梁山隧道考慮流固耦合和不考慮流固耦合情況下的滲流場和孔隙水壓力進行模擬分析,并計算出流入隧道內(nèi)的地下水水量,得出流固耦合情況下流入隧道內(nèi)的涌水量大于不考慮流固耦合情況下的涌水量。如地下水位距隧道中心距離為60m時,流固耦合時的既有隧道干擾涌水量為1.741m3/d·m,不考慮流固耦合時的干擾涌水量為0.752m3/d·m,是因為在滲流作用下,改變了圍巖應力場,使巖體的孔隙率和滲透系數(shù)增大。(5)采用FLAC3D軟件對既有中梁山隧道未加固、僅頂部圍巖注漿加固(加固上半圈)以及注漿帷幕加固(加固一圈)后的數(shù)值模擬分析。得出加固后流入隧道內(nèi)的涌水量比加固前的涌水量小,如加固一圈滲流計算平衡后的涌水量為0.0126m3/d·m,加固前滲流計算平衡后的涌水量為2.127m~3/d·m。
【關(guān)鍵詞】：滲流場影響 地下水 涌水量 新隧道與既有隧道
【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U452.11
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 選題依據(jù)及研究意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 新舊隧道相互影響發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 隧道涌水量發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.3 研究方法、內(nèi)容及技術(shù)路線13-15
• 1.3.1 研究方法13
• 1.3.2 研究內(nèi)容13-14
• 1.3.3 技術(shù)路線14-15
• 第二章 隧道滲流理論分析15-29
• 2.1 地下水滲流力學基礎(chǔ)理論15-18
• 2.1.1 達西滲流理論15-16
• 2.1.2 滲流連續(xù)方程16-17
• 2.1.3 平衡微分方程17
• 2.1.4 微分方程的定解條件17-18
• 2.2 隧道圍巖涌水量理論解析解18-24
• 2.2.1 隧道模型簡化19
• 2.2.2 隧道圍巖涌水量理論解析解19-22
• 2.2.3 常用經(jīng)驗公式法22-23
• 2.2.4 隧道干擾下涌水量理論解析解23-24
• 2.3 涌水量計算24-28
• 2.3.1 圍巖滲透系數(shù)24
• 2.3.2 隧道涌水量計算24-27
• 2.3.3 中梁山隧道干擾下涌水量解析解27-28
• 2.4 結(jié)論28-29
• 第三章 既有隧道滲流數(shù)值分析29-50
• 3.1 FLAC3D軟件簡述29-32
• 3.1.1 FLAC3D本構(gòu)模型29-30
• 3.1.2 FLAC3D計算模式30
• 3.1.3 FLAC3D滲流計算基本原理30-32
• 3.2 中梁山隧道概況32-37
• 3.2.1 隧址區(qū)地層巖性33
• 3.2.2 隧址區(qū)水文地質(zhì)33
• 3.2.3 既有隧道施工涌水情況33-35
• 3.2.4 中梁山隧道涌水量測量35-37
• 3.3 數(shù)值模型參數(shù)37-38
• 3.3.1 滲透系數(shù)37
• 3.3.2 材料參數(shù)37-38
• 3.4 數(shù)值模擬分析38-48
• 3.4.1 數(shù)值模型建立38-39
• 3.4.2 既有隧道地下水初始情況39
• 3.4.3 既有隧道滲流計算（不考慮流固耦合）39-41
• 3.4.4 既有隧道滲流計算（考慮流固耦合）41-43
• 3.4.5 隧道孔隙水壓力監(jiān)測43-45
• 3.4.6 隧道涌水量數(shù)值解與理論解對比分析45-48
• 3.5 結(jié)論48-50
• 第四章 新建隧道對近接既有隧道滲流影響分析50-64
• 4.1 新建隧道與既有隧道簡述50-52
• 4.1.1 新建隧道與既有隧道位置關(guān)系50-51
• 4.1.2 新隧道開挖對近接既有隧道影響范圍劃分51-52
• 4.2 數(shù)值模擬分析52-61
• 4.2.1 數(shù)值模型建立52-53
• 4.2.2 新隧道開挖后（不考慮流固耦合）53-55
• 4.2.3 隧道開挖后（考慮流固耦合）55-57
• 4.2.4 隧道孔隙水壓力監(jiān)測57-58
• 4.2.5 數(shù)值解與解析對比分析58-60
• 4.2.6 干擾涌水系數(shù)確定60-61
• 4.3 新隧道開挖對近接既有隧道影響分析61-63
• 4.3.1 新隧道開挖對既有隧道的影響因素61
• 4.3.2 新隧道開挖對既有隧道的影響分析61-62
• 4.3.3 新隧道開挖對既有隧道涌水量影響分析62-63
• 4.4 結(jié)論63-64
• 第五章 既有隧道加固措施及數(shù)值分析64-72
• 5.1 采取工程措施64-66
• 5.1.1 地下水防排水原則64-65
• 5.1.2 隧道防排水措施65-66
• 5.2 加固數(shù)值模擬分析66-71
• 5.2.1 數(shù)值模型建立66-67
• 5.2.2 隧道加固一圈滲流分析67-68
• 5.2.3 隧道加固上半圈后滲流分析68-69
• 5.2.4 隧道加固前后滲流分析69
• 5.2.5 中梁山隧道加固措施69-71
• 5.3 結(jié)論71-72
• 第六章 結(jié)論與展望72-74
• 6.1 結(jié)論72-73
• 6.2 展望73-74
• 致謝74-75
• 參考文獻75-77
• 攻讀學位期間取得的研究成果77

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本文編號：840217