本文關(guān)鍵詞：溶洞對隧道圍巖穩(wěn)定性影響分析及其探測方法研究

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【摘要】：在巖溶地區(qū)的隧道修建過程中,會出現(xiàn)各種各樣的溶洞問題,溶洞的存在,導(dǎo)致圍巖坍塌等失穩(wěn)災(zāi)害。若溶洞為大型充填或富水溶洞,處治不當(dāng)就會突發(fā)突水、突泥等大型災(zāi)害,造成工期的延誤,增加施工成本,甚至?xí)斐删薮蟮呢敭a(chǎn)損失。我國西南山區(qū)多為喀斯特地貌,近年來隨著西南地區(qū)經(jīng)濟的大力發(fā)展的需求,公路、鐵路隧道也在大力建設(shè)之中,在道路隧道修建中遇到隧道巖溶災(zāi)害問題也越來越多,因此為避免隧道坍塌、突泥、突泥等巖溶災(zāi)害事故的發(fā)生,針對巖溶隧道的溶洞問題研究隧道圍巖的穩(wěn)定性是很有必要的。本文依托于巖溶地區(qū)的公路隧道施工,運用理論分析、現(xiàn)場監(jiān)測、數(shù)值模擬等方法,通過探討巖溶發(fā)育機理及隧道圍巖穩(wěn)定性的影響因素,闡述應(yīng)力和位移的計算方法,結(jié)合現(xiàn)場超前地質(zhì)預(yù)報探測,分析TSP及地質(zhì)雷達(dá)探測方法的原理、應(yīng)用及優(yōu)缺點,運用ANSYS建立二維模型,模擬分析不同位置、不同大小及與隧道邊緣相距不同距離時的隧道圍巖應(yīng)力及位移變形,構(gòu)建三維模型,模擬隧道圍巖開挖的穩(wěn)定性,通過以上方法,分析了溶洞對隧道圍巖穩(wěn)定性的影響。本文的研究對隧道的施工具有重要的指導(dǎo)意義。本文主要的研究工作如下:(1)分析超前地質(zhì)預(yù)報方法的探測原理,結(jié)合工程地質(zhì)資料,綜合分析確定應(yīng)用TSP對DK14+845-965里程段超前預(yù)報探測,分析掌子面前方未開挖區(qū)域圍巖情況,并針對反射異常段采用地質(zhì)雷達(dá)探測,比較分析兩種方法的可行性,建議施工全程采用TSP探測,復(fù)雜巖溶地段采用地質(zhì)雷達(dá)驗證的方法。(2)通過數(shù)值模擬的方法,運用ANSYS對處于不同位置、不同大小及不同距離的溶洞進行二維建模分析,研究隧道圍巖應(yīng)力及位移的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明頂部和底部溶洞對于隧道拱頂、拱腰圍巖豎向位移影響較大,對圍巖水平位移影響較小;溶洞處于隧道側(cè)部和側(cè)45°時,溶洞對隧道的水平收斂量影響較大,且最危險區(qū)域是溶洞與隧道之間的圍巖。(3)結(jié)合隧道工程實例,對實際施工隧道進行三維數(shù)值模擬,研究右側(cè)45°溶洞存在時,隧道開挖后圍巖應(yīng)力變化,隧道各測點及邊坡各點隨隧道開挖距離的位移規(guī)律,研究結(jié)果顯示溶洞一側(cè)的位移值大于無溶洞側(cè)的位移,且有溶洞時邊坡位移值要大于無溶洞的位移,將現(xiàn)場監(jiān)測邊坡沉降與數(shù)值分析結(jié)果相比較,現(xiàn)場邊坡監(jiān)測位移規(guī)律與模擬結(jié)果大致相同,數(shù)值模擬可與現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)合預(yù)測隧道變形。
【關(guān)鍵詞】：巖溶隧道 地質(zhì)雷達(dá) 數(shù)值模擬 圍巖穩(wěn)定性
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U451.2
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 研究背景與意義8
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-12
• 1.2.1 巖溶的發(fā)育特征、機理及規(guī)律8-10
• 1.2.2 溶洞對隧道的影響研究10-12
• 1.3 研究內(nèi)容12-13
• 1.4 研究方法13-14
• 2 隧道圍巖穩(wěn)定性研究14-22
• 2.1 隧道圍巖破壞形態(tài)14-15
• 2.2 隧道圍巖穩(wěn)定性的影響因素15-16
• 2.3 隧道圍巖穩(wěn)定性分析方法16
• 2.3.1 理論研究法16
• 2.3.2 模擬研究方法16
• 2.3.3 現(xiàn)場試驗法16
• 2.4 圍巖壓力及位移計算16-20
• 2.4.1 隧道初始應(yīng)力計算16-17
• 2.4.2 隧道開挖后的應(yīng)力計算17-19
• 2.4.3 圍巖位移計算19-20
• 2.5 本章小結(jié)20-22
• 3 溶洞探測方法研究22-34
• 3.1 超前地質(zhì)預(yù)報的方法及原理22-25
• 3.2 工程實例探測分析25-32
• 3.2.1 隧道工程概況25-26
• 3.2.2 超前地質(zhì)預(yù)報分析26-32
• 3.3 本章小結(jié)32-34
• 4 溶洞分布位置及大小對圍巖穩(wěn)定性影響分析34-58
• 4.1 計算理論34-35
• 4.2 隧道開挖過程模擬的基本方法35-36
• 4.3 本構(gòu)關(guān)系36-37
• 4.4 計算模型及計算內(nèi)容37
• 4.4.1 計算分析的內(nèi)容37
• 4.4.2 計算模型及參數(shù)37
• 4.5 溶洞對圍巖穩(wěn)定性影響的數(shù)值模擬分析37-57
• 4.5.1 頂部溶洞37-43
• 4.5.2 底部溶洞43-47
• 4.5.3 側(cè)部溶洞47-52
• 4.5.4 側(cè) 45°溶洞52-57
• 4.6 本章小結(jié)57-58
• 5 巖溶隧道的數(shù)值模擬分析58-72
• 5.1 物理力學(xué)參數(shù)58
• 5.2 模型的建立58-59
• 5.3 隧道開挖過程的實現(xiàn)59-60
• 5.4 隧道圍巖穩(wěn)定性分析60-67
• 5.4.1 初始地應(yīng)力模擬60
• 5.4.2 隧道開挖后的應(yīng)力場分析60-61
• 5.4.3 隧道開挖后位移分析61-67
• 5.5 隧道監(jiān)控量測67-68
• 5.6 溶洞的處治方法68-69
• 5.6.1 處治原則及方法68-69
• 5.6.2 處治技術(shù)69
• 5.7 本章小結(jié)69-72
• 6 結(jié)論與展望72-74
• 6.1 結(jié)論72-73
• 6.2 展望73-74
• 致謝74-76
• 參考文獻76-80
• 附錄80
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參與的專利80

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊利民;丁昆;劉樹堂;胡建華;;隧道圍巖穩(wěn)定性灰色歸類模型與應(yīng)用[J];巖土工程界;2007年04期

2 劉樹堂;丁昆;楊利民;;灰色歸類模型在隧道圍巖穩(wěn)定性分級中的應(yīng)用[J];土工基礎(chǔ);2007年03期

3 賀建民,戴小平,郭磊;隧道圍巖穩(wěn)定性及安全性分析的位移判別方法[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2001年05期

4 吳夢軍,陳彰貴,許錫賓,趙明階;公路隧道圍巖穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀與展望[J];重慶交通學(xué)院學(xué)報;2003年02期

5 習(xí)小華;分析影響隧道圍巖穩(wěn)定性因素[J];西部探礦工程;2003年05期

6 李天斌;王蘭生;李永林;姜云;;隧道圍巖穩(wěn)定性信息化監(jiān)測、預(yù)測與決策系統(tǒng)[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2003年S1期

7 張開銀,陳發(fā)明,葉方千,薛光橋;隧道圍巖穩(wěn)定性判定的應(yīng)變反演方法[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報;2005年10期

8 周小平;徐小敏;;四角田隧道圍巖穩(wěn)定性三維有限元數(shù)值分析[J];重慶建筑大學(xué)學(xué)報;2006年01期

9 宋麗霞;陶干強;王清良;;隧道圍巖穩(wěn)定性數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J];礦業(yè)快報;2007年06期

10 聶啟祥;中國生;;公路隧道圍巖穩(wěn)定性三維動態(tài)模擬分析[J];鐵道建筑;2008年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙正權(quán);羅俊財;徐小敏;張伯虎;;某隧道圍巖穩(wěn)定性有限元數(shù)值分析[A];第十屆全國青年巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會論文集[C];2009年

2 章楊松;李曉昭;閻長虹;;考慮應(yīng)變軟化的隧道圍巖穩(wěn)定性分析[A];巖石力學(xué)與工程的創(chuàng)新和實踐：第十一次全國巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會論文集[C];2010年

3 肖志成;;應(yīng)用彈性波進行隧道圍巖穩(wěn)定性研究的試探[A];1990巖土混凝土聲測技術(shù)新進展學(xué)術(shù)與信息交流會專題報告及論文摘要匯編[C];1990年

4 徐干成;;基于粘彈性邊界元法預(yù)測分析錨噴支護隧道圍巖穩(wěn)定性[A];盛世歲月——祝賀孫鈞院士八秩華誕論文選集[C];2006年

5 華薇;馬英;;開挖方式對公路隧道圍巖穩(wěn)定性影響的數(shù)值模擬研究[A];全國城市公路學(xué)會第十九次學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

6 吳夢軍;趙明階;劉緒華;敖建華;;巖溶區(qū)公路隧道圍巖穩(wěn)定性模型試驗研究[A];巖石力學(xué)新進展與西部開發(fā)中的巖土工程問題——中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會第七次學(xué)術(shù)大會論文集[C];2002年

7 許研;朱浮聲;王述紅;;大跨度巖體隧道圍巖穩(wěn)定性概率分析[A];全國巖土與工程學(xué)術(shù)大會論文集（下冊）[C];2003年

8 譚志宏;唐春安;曹武安;;頂溶洞對隧道圍巖穩(wěn)定性影響的數(shù)值分析[A];隧道、地下工程及巖石破碎理論與應(yīng)用——隧道、地下工程及巖石破碎學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2007年

9 譚志宏;唐春安;曹武安;;頂溶洞對隧道圍巖穩(wěn)定性影響的數(shù)值分析[A];隧道、地下工程及巖石破碎學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2007年

10 靳曉光;李曉紅;亢會明;;高地應(yīng)力區(qū)山嶺公路隧道圍巖穩(wěn)定性位移判據(jù)探討[A];2001年全國公路隧道學(xué)術(shù)會議論文集[C];2001年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 張鵬;基于小波理論的白鶴隧道圍巖穩(wěn)定性非線性研究[D];吉林大學(xué);2009年

2 肖云華;雙峰隧道圍巖穩(wěn)定性非線性系統(tǒng)研究[D];吉林大學(xué);2009年

3 張永杰;基于不確定性理論的隧道圍巖穩(wěn)定性及風(fēng)險分析研究[D];湖南大學(xué);2010年

4 曾杰;深埋硬巖隧道圍巖穩(wěn)定性研究[D];重慶大學(xué);2011年

5 黃林沖;多孔介質(zhì)隧道圍巖穩(wěn)定性分析的程序研發(fā)與應(yīng)用[D];中南大學(xué);2009年

6 蔡臣;復(fù)雜含水弱膠結(jié)砂巖隧道圍巖穩(wěn)定性研究[D];西南交通大學(xué);2012年

7 張學(xué)民;巖石材料各向異性特征及其對隧道圍巖穩(wěn)定性影響研究[D];中南大學(xué);2007年

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1 吳磊;昔格達(dá)地層隧道圍巖穩(wěn)定性相似模型試驗研究[D];西南交通大學(xué);2015年

2 孫長升;含水率對昔格達(dá)地層隧道圍巖穩(wěn)定性影響及控制技術(shù)研究[D];西南交通大學(xué);2015年

3 許鵬帥;華坪隧道圍巖穩(wěn)定性離心模型試驗研究[D];西南交通大學(xué);2015年

4 王恒;含水特性對軟巖隧道圍巖穩(wěn)定性的影響研究[D];長安大學(xué);2015年

5 舒安齊;含煤隧道圍巖穩(wěn)定性分析及支護結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];湖北工業(yè)大學(xué);2016年

6 張優(yōu);祥云隧道圍巖流變特性及變形特征研究[D];西南交通大學(xué);2016年

7 劉城;基于監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的隧道圍巖穩(wěn)定性研究[D];長安大學(xué);2016年

8 李東林;基于多因素模糊綜合評價的隧道圍巖穩(wěn)定性研究[D];西南石油大學(xué);2016年

9 馬群;溶洞對隧道圍巖穩(wěn)定性影響分析及其探測方法研究[D];重慶大學(xué);2016年

10 張小露;基于RS-BPNN理論的隧道圍巖穩(wěn)定性分析及預(yù)測[D];南華大學(xué);2016年

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本文編號：968141