【摘要】：隧道施工過程中常遇到的巖溶問題是世界性難題,我國國土面積有近1/3屬于可溶巖,如此大面積的可溶性巖分部為我國的交通事業(yè)發(fā)展提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。山嶺隧道在掘進(jìn)過程中多采用爆破開挖,對(duì)圍巖的擾動(dòng)及溶洞的客觀性會(huì)加劇隧道內(nèi)突水、突泥等現(xiàn)象的發(fā)生,所帶來的安全隱患已嚴(yán)重威脅到巖溶區(qū)隧道施工人員的生命安全。本文結(jié)合重慶市彭水縣新杉樹陀隧道鉆爆開挖通過巖溶區(qū)的工程實(shí)例,通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)及Midas/GTS NX軟件與爆破破巖相關(guān)理論,對(duì)產(chǎn)生應(yīng)力波的傳播規(guī)律和爆源到溶洞間圍巖的振動(dòng)響應(yīng)特征進(jìn)行了研究與分析,探討了橢球體溶洞分別處于隧道上部、側(cè)部、下部,及橢球體溶洞長(zhǎng)軸分別平行于隧道軸線(Y軸)、X軸、Z軸時(shí)圍巖的應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)及振速的變化規(guī)律,從而尋求溶洞與隧道的安全距離。研究?jī)?nèi)容及成果主要有:(1)在爆破破巖及應(yīng)力波相關(guān)理論基礎(chǔ)上計(jì)算出炮孔炸藥的衰減函數(shù)與粉碎區(qū)和破裂區(qū)半徑。分析后得到巖溶區(qū)溶洞圍巖迎爆側(cè)的安全振速為10cm/s。(2)數(shù)值模擬中通過采用了優(yōu)化后的無炮孔模型,計(jì)算得到了掏槽孔處的等效荷載峰值。將有限元軟件與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,各方向振速峰值均小于1cm/s,可以看出數(shù)值模擬較為可靠。(3)對(duì)不同工況下的橢球體溶洞進(jìn)行靜力與動(dòng)力響應(yīng)分析,認(rèn)為相同情況下隧道上、下側(cè)豎向溶洞對(duì)圍巖擾動(dòng)最小,且相同位置縱向溶洞對(duì)圍巖擾動(dòng)最大,其中隧道下部縱向溶洞對(duì)應(yīng)力波的作用最為敏感,因此實(shí)際工程中對(duì)與隧道走向相同的下部溶洞應(yīng)引起足夠重視。(4)通過數(shù)值模擬得到了爆破開挖進(jìn)尺為2.4m的情況下相應(yīng)工況的溶洞與爆源的安全距離約為15m;采用理論方法計(jì)算了開挖進(jìn)尺2.4m時(shí)所對(duì)應(yīng)的安全距離約為16.5m;得到并比較了兩種計(jì)算方法下的Q-R曲線。
【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)】：U455.4
【圖文】：

危害歸納如下，包括巖溶水、溶洞及溶洞填充物[2]，如圖1-1。圖 1-1 巖溶對(duì)隧道工程的危害現(xiàn)舉例說明巖溶區(qū)隧道施工的各方面影響。①大瑤山隧道位于京廣鐵路衡（陽）廣（州）復(fù)線，地勘顯示其節(jié)理裂隙、層間錯(cuò)動(dòng)發(fā)育，地表巖溶亦很發(fā)育，在其平導(dǎo)及正洞的施工過程中遇到了十來處充水或充填飽和沙黏土的溶洞，使得大量的巖溶水涌入隧道（如圖 1-2），由于其泥沙含量較大使得清水泵不能正常使用，造成豎井被淹。由于涌水量大且在施工過程中不間斷的抽排地下水，使得地表出

重慶交通大學(xué)碩士學(xué)位論文近百處塌陷，并造成了農(nóng)田及居民生活用水的枯竭。②重慶歌樂山地屬，巖溶裂隙發(fā)育，地陷情況時(shí)有發(fā)生，究其原因無非有三：其一是因?yàn)椴糠窒碌娜芏慈芪g發(fā)育造成應(yīng)力重分布；其二是因?yàn)槿芏磧?nèi)的地下水由因流失后，形成的壓力差使得底面塌陷；其三是由于地下礦產(chǎn)填埋不實(shí)。見圖 1-3。從以上兩個(gè)事例可見，巖溶區(qū)的存在不僅危及隧道內(nèi)施工人安全，嚴(yán)重影響隧道的施工進(jìn)度，在隧道開挖過程所產(chǎn)生的擾動(dòng)下，甚其周邊的自然環(huán)境起到不可逆轉(zhuǎn)的災(zāi)難性破壞，因此我們不得不對(duì)巖溶挖所產(chǎn)生的問題引起足夠的重視。

歌樂山地表塌陷形成大坑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2784190