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)濟社會的快速發(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,已引起世界各國越來越多的關(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穿越斷層破碎帶,同時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較大的潛在風(fēng)險。因此穿越斷層破碎帶是海底隧道修建的關(guān)鍵問題,也是推動海底隧道發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。本論文在對國內(nèi)外相關(guān)文獻資料進行廣泛調(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)場監(jiān)測等多種研究手段,對海底隧道穿越斷層破碎帶圍巖巖體綜合評價和巖體物理力學(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具綠泥石化錯碎物的破碎帶,以壓扭為主;②具輝綠巖脈強風(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。并對這四類斷層破碎帶的圍巖穩(wěn)定性進行分析。(2)采用BQ、Q、RMR分級體系得到巖體質(zhì)量評價結(jié)果,并對三者的圍巖分級結(jié)果進行對比分析,提出采用綜合分級評價的方法對海底隧道圍巖進行分級評價,同時給出設(shè)計施工可以采用的圍巖評價推薦取值。對各分段巖體質(zhì)量Q指標(biāo)分級進行系統(tǒng)性的風(fēng)險分析,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算方法,在既有芬納解的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了考慮滲流場和圍巖加固圈的海底隧道彈塑性解,并與數(shù)值解進行比較,驗證了其正確性。(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漿液擴散范圍都有著顯著的影響。(5)通過理論與數(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)對斷層破碎帶等不良地質(zhì)體進行注漿時,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散,裂隙開度較大等各種不利情況時,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)海底隧道的特點結(jié)合現(xiàn)場試驗情況,將海底隧道斷層破碎帶注漿效果檢查方法分為5大類,并且針對每種檢查方法給出相應(yīng)的評價指標(biāo),通過對地層特性和注漿效果檢驗方法的分析,制訂了"五參數(shù)"注漿效果評價標(biāo)準(zhǔn)作為對注漿效果等級的判斷依據(jù)。(7)對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,同時根據(jù)注漿加固與注漿機理研究成果,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)實體基本無收縮,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)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U459.5;U455.49

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本文編號：1373080