【摘要】：針對(duì)富水區(qū)隧道排水管堵塞問題,依托成渝高速中梁山隧道工程,基于流固耦合基本理論,分別采用兩種不同的排水管堵塞模擬方法對(duì)中梁山隧道工程進(jìn)行數(shù)值建模,開展考慮隧道排水管堵塞的隧道滲流場和應(yīng)力場耦合分析,主要研究隧道排水管不同堵塞工況下隧址區(qū)圍巖內(nèi)部滲流場的空間演化規(guī)律以及隧道圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng),通過對(duì)排水管堵塞過程中圍巖內(nèi)部地下水位、孔隙水壓力、襯砌水壓、襯砌應(yīng)力和變形等各個(gè)指標(biāo)變化進(jìn)行定量評(píng)價(jià),并對(duì)實(shí)際情況做了合理假設(shè),在不同水位條件下對(duì)隧道排水管堵塞效應(yīng)進(jìn)行了研究。最后,從多種角度引入了一系列排水管堵塞的防治措施。主要研究成果如下:(1)對(duì)各種材料的本構(gòu)模型和參數(shù)進(jìn)行了合理比選,概化了數(shù)值模型,開展隧道排水盲管堵塞效應(yīng)研究,并分析了幾種不同水位下的結(jié)果,得出如下結(jié)論:(1)排水管堵塞工況或初始地下水位工況不同時(shí),隧址區(qū)地下水位分布形態(tài)各異,排水管堵塞程度較小時(shí),隨初始地下水位上升隧道結(jié)構(gòu)附近有明顯的水力坡降,最大水位降落達(dá)33 m,其中隧道結(jié)構(gòu)附近水位變化不明顯;排水管堵塞程度較大時(shí),隨初始地下水位上升,隧址區(qū)各處水位均變化明顯。(2)排水管正常排水時(shí),隨地下水位上升隧址區(qū)同一水平面上巖體孔隙水壓力差異最大為360 kPa,反之,排水管堵塞程度較大時(shí),同一水平面上孔隙水壓力差異較小;正常排水工況下,作用在隧道襯砌上的水壓荷載在縱向排水管附近出現(xiàn)“脈沖”式減小,隨排水管堵塞程度增大,排水管附近水壓變化幅度減小。(3)初始地下水位上升或排水管堵塞增大,均導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)上浮,并伴隨水平移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。不同的是,相同初始地下水位下,隨排水管堵塞程度增大,隧道結(jié)構(gòu)向遠(yuǎn)離相鄰隧道方向移動(dòng);相同堵塞程度下,隨地下水位上升,隧道結(jié)構(gòu)向靠近相鄰隧道方向移動(dòng)。(4)隨排水管堵塞程度增大,或者初始地下水位上升,隧道襯砌主應(yīng)力增大,其中最大主應(yīng)力最大增長量為0.4 MPa,最小主應(yīng)力最大增長量為2.6 MPa,增長最大的位置在拱腳附近。排水孔堵塞程度較小時(shí),錨桿軸力隨初始地下水位上升而增大,局部區(qū)域錨桿軸力變化略有差異;排水管堵塞發(fā)展到一定程度后,錨桿軸力隨初始地下水位上升而減小。(2)分別采用排水管模擬的滲透系數(shù)折減法和“以板代孔”法,對(duì)中梁山隧道工程進(jìn)行分析,評(píng)價(jià)了兩種方法的適用條件:滲透系數(shù)折減法能夠直觀反映排水管局部滲流場空間分布規(guī)律,但不能精確模擬排水管堵塞程度;“以板代孔”法則與之相反。(3)分別從物理、化學(xué)、生物的角度引入了一系列排水管堵塞的防治措施,針對(duì)不同的工程,應(yīng)做到因地制宜,從多角度開展隧道排水管堵塞的防治措施。
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U453.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2738225