本文關(guān)鍵詞：青島膠州灣海底隧道穿越斷層破碎帶關(guān)鍵技術(shù)研究　出處：《北京交通大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,跨越江海已經(jīng)成為常態(tài),海底隧道作為重要的交通方式,已引起世界各國(guó)越來(lái)越多的關(guān)注。由于海底斷層破碎帶分布較多,而海底隧道施工不可避免會(huì)穿越斷層破碎帶,同時(shí)斷層破碎帶處圍巖穩(wěn)定性較差,突涌水可能性很大,這就給海底隧道的施工帶來(lái)較大的潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此穿越斷層破碎帶是海底隧道修建的關(guān)鍵問(wèn)題,也是推動(dòng)海底隧道發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。本論文在對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料進(jìn)行廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上,以青島膠州灣海底隧道為主要工程背景,綜合采用理論解析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等多種研究手段,對(duì)海底隧道穿越斷層破碎帶圍巖巖體綜合評(píng)價(jià)和巖體物理力學(xué)參數(shù)、超前加固效果及其注漿堵水加固施工技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的研究,形成了海底隧道穿越斷層破碎帶注漿堵水加固施工關(guān)鍵技術(shù)體系,得出如下主要結(jié)論:(1)提出隧道穿越斷裂破碎帶大致可分為四種類型:①具綠泥石化錯(cuò)碎物的破碎帶,以壓扭為主;②具輝綠巖脈強(qiáng)風(fēng)化加深帶的破碎帶,以張扭為主;③未膠結(jié)～弱膠結(jié)壓碎～碎裂巖帶,破碎物軟硬不等,以緊密鑲嵌結(jié)構(gòu)為主,多為硬性結(jié)構(gòu)面;④膠結(jié)較好的破碎帶。并對(duì)這四類斷層破碎帶的圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行分析。(2)采用BQ、Q、RMR分級(jí)體系得到巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果,并對(duì)三者的圍巖分級(jí)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,提出采用綜合分級(jí)評(píng)價(jià)的方法對(duì)海底隧道圍巖進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià),同時(shí)給出設(shè)計(jì)施工可以采用的圍巖評(píng)價(jià)推薦取值。對(duì)各分段巖體質(zhì)量Q指標(biāo)分級(jí)進(jìn)行系統(tǒng)性的風(fēng)險(xiǎn)分析,得到了各段巖體質(zhì)量建議值及主要巖體力學(xué)參數(shù)的建議值。(3)考慮地下水滲流和超前加固對(duì)海底隧道圍巖穩(wěn)定性的影響,提出海底隧道超前加固圍巖特性曲線計(jì)算方法,在既有芬納解的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了考慮滲流場(chǎng)和圍巖加固圈的海底隧道彈塑性解,并與數(shù)值解進(jìn)行比較,驗(yàn)證了其正確性。(4)研究裂隙巖體的滲流模型及注漿漿液的性質(zhì)及其在裂隙巖體中的擴(kuò)散規(guī)律得到,裂隙巖體注漿效果并不是由單一因素決定的,裂隙張開(kāi)度、裂隙傾角、巖體破碎程度、注漿壓力、寬張裂隙分布等因素對(duì)漿液擴(kuò)散范圍都有著顯著的影響。(5)通過(guò)理論與數(shù)值模擬,得到海底隧道穿越斷層破碎帶施工中注漿參數(shù)的建議取值,當(dāng)對(duì)斷層破碎帶等不良地質(zhì)體進(jìn)行注漿時(shí),注漿壓力3MPa,注漿孔終孔間距4m、單層布設(shè)基本可以可滿足帷幕注漿需要;當(dāng)遇到巖體極度破碎、寬張裂隙密布、裂隙傾角不利于漿液擴(kuò)散,裂隙開(kāi)度較大等各種不利情況時(shí),注漿孔單層布設(shè),注漿壓力提高至4MPa,可以保證注漿效果;若采用全斷面注漿,注漿壓力3MPa、注漿孔終孔間距4m、排距3m的梅花形布孔方式即可以滿足需要。(6)根據(jù)海底隧道的特點(diǎn)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況,將海底隧道斷層破碎帶注漿效果檢查方法分為5大類,并且針對(duì)每種檢查方法給出相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo),通過(guò)對(duì)地層特性和注漿效果檢驗(yàn)方法的分析,制訂了"五參數(shù)"注漿效果評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)作為對(duì)注漿效果等級(jí)的判斷依據(jù)。(7)對(duì)于所依托的青島膠州灣海底隧道典型斷面,采用周邊帷幕注漿的方式,同時(shí)根據(jù)注漿加固與注漿機(jī)理研究成果,選取注漿參數(shù)和注漿材料,漿液選擇超細(xì)水泥,注漿過(guò)程完成后,漿液主要沿節(jié)理裂隙和軟硬交界面及軟弱夾層充填,漿液凝固后的結(jié)實(shí)體基本無(wú)收縮,充填飽滿,并且,堵水率約為96%,注漿加固效果明顯。
[Abstract]:With the rapid development of the economy and society , the cross - sectional fracture zone is the main project background of the tunnel crossing fault zone . ( 4 ) To study the seepage model of fractured rock mass and the properties of grouting slurry and its diffusion law in fractured rock mass . ( 7 ) The grouting parameters and grouting materials are selected according to the research results of grouting reinforcement and grouting mechanism . The grouting parameters and grouting materials are selected according to the research results of grouting reinforcement and grouting mechanism .

【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U459.5;U455.49

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本文編號(hào)：1373080