本文關(guān)鍵詞：深長隧道溶洞突涌水機(jī)理與災(zāi)害前兆實(shí)時(shí)監(jiān)測方法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文以充填溶洞為主要研究對(duì)象,通過理論分析、模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬和現(xiàn)場試驗(yàn)相結(jié)合的手段,探討了深長隧道溶洞突涌水機(jī)理與實(shí)時(shí)監(jiān)測方法。對(duì)實(shí)際工程中突水案例進(jìn)行突水模式分析和實(shí)時(shí)監(jiān)測,驗(yàn)證了本文理論體系的實(shí)用性,取得了一些有益的結(jié)論。(1)結(jié)合國內(nèi)外充填型溶洞突水突泥相關(guān)研究資料,總結(jié)了充填型溶洞賦存規(guī)律。依據(jù)致災(zāi)條件的不同,提出了揭露即時(shí)型、強(qiáng)充填滯后型和弱充填間歇型三種孕災(zāi)模式。從地質(zhì)、地球物理場、實(shí)時(shí)監(jiān)測三方面的分析充填型溶洞的孕災(zāi)前兆信息,遴選了易于獲取和分析的9項(xiàng)孕災(zāi)性識(shí)別指標(biāo),從調(diào)查、預(yù)報(bào)和監(jiān)測等多種手段對(duì)充填型溶洞孕災(zāi)性進(jìn)行分級(jí),提出了相應(yīng)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。按隔水阻泥結(jié)構(gòu)類型劃分了隔水巖體結(jié)構(gòu)破壞突水、充填型結(jié)構(gòu)滲透失穩(wěn)突水和復(fù)合式三種突水類型。(2)研制了主補(bǔ)給通道識(shí)別與定位三維試驗(yàn)平臺(tái),研發(fā)了地表徑流水源模擬系統(tǒng)和補(bǔ)給管道預(yù)埋方法,實(shí)現(xiàn)了多種形態(tài)、不同水壓、水流量下補(bǔ)給通道的模擬,為主補(bǔ)給通道識(shí)別與定位研究提供了技術(shù)支撐。通過對(duì)監(jiān)測結(jié)果的分析,驗(yàn)證了突水災(zāi)害補(bǔ)給源補(bǔ)給通道識(shí)別與定位的可行性。(3)依托湖北省保宜高速公路尚家灣隧道突涌水案例,建立揭露溶洞的計(jì)算模型,溶洞簡化為球體,模型導(dǎo)入FLAC3D進(jìn)行模擬開挖和平衡求解。全面分析了溶洞突水前隧道及溶洞周邊圍巖的位移場、應(yīng)力場、滲流場的演化規(guī)律,并且通過數(shù)據(jù)的歸一化處理,對(duì)多元信息進(jìn)行災(zāi)變分析,提出了隔水巖體破裂突水前兆信息的匹配模式。(4)將微震監(jiān)測引入到隧道突水監(jiān)測中,并將微震監(jiān)測作為隧道突水實(shí)時(shí)監(jiān)測的主要手段。研發(fā)了一套隔水巖體破裂突水專用微震監(jiān)測設(shè)備,提出了一種隔水巖體結(jié)構(gòu)破壞突水實(shí)時(shí)監(jiān)測方案,即以全局微震監(jiān)測為主,融合深孔位移、滲流信息和體外常規(guī)信息監(jiān)測的綜合監(jiān)測方案,可以實(shí)現(xiàn)突水通道定位、突水時(shí)間預(yù)警、破壞能級(jí)預(yù)測等三大功能。
【關(guān)鍵詞】：充填溶洞 破壞模式 補(bǔ)給通道 數(shù)值計(jì)算 監(jiān)測方法 工程應(yīng)用
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U456.32
【目錄】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第一章：緒論13-19
• 1.1 研究背景與意義13-14
• 1.2 研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 巖溶及溶洞賦存規(guī)律方面14-15
• 1.2.2 溶洞水源補(bǔ)給及補(bǔ)給通道方面15
• 1.2.3 溶洞突涌水災(zāi)害實(shí)時(shí)監(jiān)測方面15-16
• 1.3 研究內(nèi)容、創(chuàng)新點(diǎn)與技術(shù)路線16-19
• 1.3.1 研究內(nèi)容16-17
• 1.3.2 創(chuàng)新點(diǎn)17
• 1.3.3 技術(shù)路線17-19
• 第二章：突涌水災(zāi)害源孕災(zāi)模式及其隔水阻泥結(jié)構(gòu)破壞模式19-31
• 2.1 充填型溶洞賦存規(guī)律19-21
• 2.1.1 溶洞賦存地質(zhì)條件19-20
• 2.1.2 地下水動(dòng)力系統(tǒng)及充填規(guī)律20-21
• 2.2 充填型溶洞孕災(zāi)模式21-25
• 2.2.1 揭露即時(shí)型22-23
• 2.2.2 強(qiáng)充填滯后型23-24
• 2.2.3 弱充填間歇型24-25
• 2.3 充填型溶洞孕災(zāi)性識(shí)別25-28
• 2.3.1 充填型溶洞致災(zāi)前兆特征25-27
• 2.3.2 識(shí)別指標(biāo)及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)27-28
• 2.4 隔水阻泥結(jié)構(gòu)及破壞模式28-30
• 2.4.1 隔水巖體結(jié)構(gòu)破壞突水28-29
• 2.4.2 充填型結(jié)構(gòu)滲透失穩(wěn)突水29-30
• 2.4.3 復(fù)合式30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第三章：充水溶洞主補(bǔ)給通道識(shí)別與定位31-53
• 3.1 溶洞主補(bǔ)給通道識(shí)別與定位的意義31-32
• 3.2 主補(bǔ)給通道定位與識(shí)別三維模型試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)32-35
• 3.2.1 試驗(yàn)整體框架設(shè)計(jì)32
• 3.2.2 試驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)32-34
• 3.2.3 傳感器布設(shè)方案34-35
• 3.3 主補(bǔ)給通道定位與識(shí)別三維模型試驗(yàn)體制作35-46
• 3.3.1 隔震系統(tǒng)35-36
• 3.3.2 模型體搭建36-41
• 3.3.3 水源補(bǔ)給系統(tǒng)與排水系統(tǒng)41-43
• 3.3.4 監(jiān)測系統(tǒng)與傳感器布置43-46
• 3.4 試驗(yàn)過程與結(jié)果分析46-51
• 3.4.1 試驗(yàn)過程46-49
• 3.4.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理49-51
• 3.4.3 主補(bǔ)給通道識(shí)別與定位的可行性分析51
• 3.5 本章小結(jié)51-53
• 第四章：隔水巖體結(jié)構(gòu)破壞突水前兆信息演化模式與識(shí)別53-67
• 4.1 隔水巖體結(jié)構(gòu)破壞突水?dāng)?shù)值模擬53-57
• 4.1.1 工程背景53-54
• 4.1.2 計(jì)算模型與參數(shù)54-56
• 4.1.3 計(jì)算與開挖56-57
• 4.2 突水前兆信息演化規(guī)律57-61
• 4.2.1 應(yīng)力場演化規(guī)律58-59
• 4.2.2 位移場演化規(guī)律59
• 4.2.3 孔隙水壓力演化規(guī)律59-61
• 4.3 前兆信息融合分析61-65
• 4.3.1 數(shù)據(jù)的歸一化處理61
• 4.3.2 多元信息突變分析61-65
• 4.3.3 突水前兆信息匹配模式65
• 4.4 本章小結(jié)65-67
• 第五章：隔水巖體結(jié)構(gòu)破壞突水實(shí)時(shí)監(jiān)測方法67-75
• 5.1 隔水巖體結(jié)構(gòu)破壞突水前兆多元信息特征67
• 5.2 微震監(jiān)測的原理67-69
• 5.2.1 應(yīng)力誘發(fā)微震事件原理67
• 5.2.2 隔水巖體破裂突水誘發(fā)微震事件原理67-68
• 5.2.3 突水與巖爆微震監(jiān)測原理的區(qū)別68-69
• 5.3 隔水巖體結(jié)構(gòu)破壞突水專用微震監(jiān)測儀的研發(fā)思路69-71
• 5.3.1 研發(fā)內(nèi)容69-70
• 5.3.2 研發(fā)技術(shù)要求70
• 5.3.3 軟硬件的改進(jìn)70-71
• 5.4 隔水巖體結(jié)構(gòu)破壞突水實(shí)時(shí)監(jiān)測71-74
• 5.4.1 監(jiān)測布置區(qū)域設(shè)計(jì)71-72
• 5.4.2 監(jiān)測儀器選擇72-73
• 5.4.3 監(jiān)測布設(shè)方案73-74
• 5.5 本章小結(jié)74-75
• 第六章：工程應(yīng)用75-85
• 6.1 工程概況75
• 6.1.1 區(qū)域地質(zhì)概況75
• 6.1.2 構(gòu)造和水文特征75
• 6.1.3 隧道突涌水類型劃分75
• 6.2 監(jiān)測系統(tǒng)的建立與數(shù)據(jù)的采集處理75-84
• 6.2.1 監(jiān)測系統(tǒng)的建立75-79
• 6.2.2 數(shù)據(jù)的采集與處理79-84
• 6.3 本章小結(jié)84-85
• 第七章：結(jié)論與展望85-89
• 7.1 結(jié)論85-86
• 7.2 展望86-89
• 參考文獻(xiàn)89-93
• 在讀期間參與的科研項(xiàng)目93
• 在讀期間發(fā)表的論文93-94
• 在讀期間申請(qǐng)的專利94
• 在讀期間獲得的獎(jiǎng)勵(lì)94-95
• 致謝95-97
• 附件97

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