巖溶隧道突水涌泥風險評估及圍巖穩(wěn)定性的影響研究

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1、分類號:U4510710-2015221040專業(yè)碩士學位論文巖溶隧道突水涌泥風險評估及圍巖穩(wěn)定性的影響研究于杰緒導師姓名職稱王亞玲教授專業(yè)學位類別申請學位類別碩士建筑與土木工程及領域名稱論文提交日期2018年4月11日論文答辯日期2018年5月12日學位授予單位長安大學RiskAssessmentofWaterInrushandMudinKarstTunnelandInfluenceofSurroundingRockStabilityAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate:YuJiexuSupervisor:Prof.

2、WangYalingChang’anUniversity,Xi’an,China摘要在巖溶地區(qū)進行隧道工程建設時,由于其復雜的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件使得隧道在施工期間容易發(fā)生嚴重的巖溶地質(zhì)災害。為保證隧道施工安全有序,開展突水涌泥風險評估及圍巖穩(wěn)定性的影響研究對于隧道施工意義重大。本文以舊州隧道為工程依托,針對施工中突水涌泥風險及圍巖失穩(wěn)的問題,采用實地調(diào)查、地質(zhì)預報、現(xiàn)場監(jiān)控、模糊綜合評價法和數(shù)值模擬的方法,從巖溶隧道水文地質(zhì)特征、突水涌泥及塌方風險和圍巖受力變形特性的角度對上述問題開展研究。主要研究內(nèi)容和結論如下:1、通過理論研究分析了舊州隧道巖溶發(fā)育的水文地質(zhì)條件,

3、采用地下水動力學法對里程K5+660~K6+980局部段落進行涌水量預測研究,得到最大涌水量為25275.6m3/d?;诘刭|(zhì)雷達預報的工程實例,從分析雷達圖像“六位特征”出發(fā),對完整圍巖、貧水型裂隙破碎帶、填充型巖溶的雷達圖像特征進行了研究和總結。2、通過篩選影響突水涌泥的主控因素來構建隧道突水涌泥模糊層次綜合評價模型,采用“1~9”標度法構建判斷矩陣,并基于專家評分法建立隸屬度函數(shù)矩陣,構建隧道突水涌泥風險、塌方風險的概率和致災程度隸屬度模型。最后基于最大隸屬度原則確定了在里程ZK6+075處發(fā)生突水涌泥風險等級屬中度風險,應發(fā)布黃色預警信號;在ZK5+992斷面處發(fā)

4、生巖溶塌方風險等級屬高度風險,應發(fā)布橙色預警信號。3、首先開展不同位置隱伏溶洞與隧道間巖盤安全厚度的分析計算。其次利用FLAC3D數(shù)值計算軟件開展了在溶洞位置、圍巖等級、等效水壓、側壓力系數(shù)、巖盤厚度以及組合溶洞等多種形式下圍巖穩(wěn)定性的影響規(guī)律研究。結果表明:圍巖等級為Ⅴ級、等效水壓大于1MPa、側壓力系數(shù)大于2.0、巖盤厚度小于2m、隧道側部存在充填型隱伏溶洞時,隧道與隱伏溶洞間的巖盤將出現(xiàn)剪切活性塑性區(qū),圍巖的穩(wěn)定性差。經(jīng)比較,現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)值與模擬計算結果差值在6%以內(nèi),模擬結果較準確。4、探討了灰?guī)r地段地下水滲流對圍巖受力變形特性的影響,針對中巖柱和拱腳部位潛在隱伏溶

5、洞的狀況,研究了溶洞大小和水壓對圍巖的影響規(guī)律。結果表明:當?shù)叵滤桓哂?0m、圍巖等級為Ⅴ級時,當溶洞直徑大于4m以及巖溶水壓力小于0.25MPa時,隧道與溶洞間的巖盤將出現(xiàn)貫通的拉剪活性塑性區(qū),圍巖穩(wěn)定性極差。經(jīng)比較,現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)值與模擬計算結果差值在8%以內(nèi),模擬結果較準確。關鍵詞:巖溶隧道,突水涌泥,風險評估,穩(wěn)定性研究,數(shù)值模擬iAbstractIntheconstructionoftunnelengineeringinkarstarea,becauseofitscomplexengineeringgeologyandhydrogeologicalconditio

6、ns,thetunnelispronetoseriouskarstgeologicaldisastersduringtheconstructionperiod.Inordertoensurethesafetyandorderoftunnelconstruction,itisofgreatsignificancefortunnelconstructiontocarryoutriskassessmentofwaterinrushandmudandtheinfluenceofsurroundingrockstability.ThisarticleisbasedontheJiuZ

7、houtunnel,inviewoftheriskofwaterinrushandtheinstabilityofsurroundingrockinconstruction,theaboveproblemsarestudiedbymeansoffieldinvestigation,geologicalprediction,fieldmonitoring,fuzzycomprehensiveevaluationandnumericalsimulation,fromthehydrogeologicalcharacteristics

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