一、水工隧洞软弱破碎富水地层混凝土裂缝浅析与预防(论文文献综述)
黄红元[1](2021)在《富水环境下水工隧洞渗流计算及结构外水压力研究》文中认为当地下结构工程穿越地下水丰富区域时,由地下水引发的一系列工程问题时有发生。因此,处理好地下结构与地下水的关系,是地下结构工程设计、施工中的最基本问题和前提条件,也是地下结构工程领域的基础科学问题之一。水工隧洞围岩渗流特征和衬砌结构外水压力分布是穿越富水区水工隧洞工程设计的两个重要基础,防渗排水是影响水工隧洞施工成败的关键。目前,有关水工隧洞地下水渗流场分布的研究多以圆形隧洞工程为依托,而且水工隧洞围岩的防渗排水措施还主要参考公路隧道。鉴于此,本文以富水区不同断面形状水工隧洞为研究对象,采用理论分析、数值模拟及现场监测相结合的方法,研究了水工隧洞渗流场分布规律及作用于衬砌上的外水压力。主要研究内容和成果如下:(1)依据无限含水层井流理论,采用复变函数保角映射方法,提出了一种考虑断面形状的隧洞渗流场分布及渗流速度解析计算方法;在此基础上,分别从隧洞断面高宽比、地下水、围岩特性三个方面进行了隧洞渗流特性影响因素分析,结果表明,对于矩形隧洞,角点部位渗流速度最大,随着远离角点部位渗流速度逐渐变小;对于直墙圆拱隧洞,边墙墙脚部位渗流速度最大,顶拱部位渗流速度次之,随着远离边墙墙脚部位渗流速度逐渐变小,在边墙和底板中部达到低值。(2)利用有限差分法,开展了富水环境下水工隧洞渗流特征的三维数值模拟,并将数值模拟得到的隧洞渗流场分布规律与解析计算结果进行了对比分析,结果一致性较好。在此基础上,利用数值模拟,探究了不同外水压力、内水压力作用下圆拱直墙隧洞围岩的渗流和衬砌结构受力特征,结果表明随着隧洞施工开挖掌子面的不断推进,周边围岩孔隙水压力下降,地下水向洞内渗流,在隧洞四周由于水压力差形成了漏斗形的水压力分布曲线。(3)针对隧洞工程中为降低施工期涌水量而采取的开挖前预灌浆技术,推导了半无限含水层中圆形隧洞涌水量解析解。通过对解析解的相关性分析,得到了隧洞毛洞涌水量与探测孔涌水量比值的简化解;同时分析了灌浆隧洞涌水量与隧洞毛洞涌水量比值(灌浆防渗效果)与封孔效率的相关性。在此基础上,根据隧洞允许排水量,并结合现场预灌浆技术可达到的封孔效率,来确定灌浆圈的厚度。(4)依据无限含水层井流理论对圆形隧洞衬砌结构外水压力的变化规律展开了理论推导及分析,分析结果说明随着灌浆圈厚度的增加、渗透系数的减小、隧洞排水量的增大,衬砌结构外水压力不断减小;当隧洞排水系统的排水量能够大于透过灌浆防渗圈的渗流量时,衬砌结构外水压力值就能降到比较小的量值。(5)通过数值试验模拟了马蹄形断面隧洞衬砌结构防渗性能劣化和排水系统失效状态下的外水压力分布规律。模拟结果表明,考虑衬砌防渗时,衬砌劣化对外水压力分布的影响与衬砌劣化程度紧密相关,随衬砌渗透系数的增加,外水压力减小;在排水系统失效状态时,与防渗排水正常状态时外水压力相比,当环向透水盲管堵塞失效时拱顶部位的外水压力增幅显着,当纵向排水管堵塞失效时边墙中部的外水压力增幅较大,当环向透水盲管或纵向排水管堵塞失效时仰拱中部的外水压力均增幅较大。(6)以直墙圆拱引水隧洞依托工程为研究背景,开展了现场监测与数据分析,结果表明回填灌浆与固结灌浆封堵地下水的通道降低了隧道涌水量,衬砌上的外水压力减小;采用穿透固结灌浆层的排水孔和底板下的中心排水沟时,衬砌外水压力进一步减小。数值模拟分析结果,与现场监测结果基本一致。
冯伟[2](2021)在《富水岩溶隧道渗流特征及岩溶防治技术研究》文中研究说明本文依托实际工程济南至泰安高速公路,基于大量的隧道岩溶处治资料与工程实践,综合采用理论分析、数值模拟和归纳总结等方法,研究分析了岩溶填充物类型、充水溶洞尺寸及水压大小、注浆圈加固厚度及渗透系数等因素对隧道衬砌外水压以及渗流场的影响,并在以上研究成果的基础上进行隧道岩溶防治技术研究。主要研究内容及结论如下:(1)依托实体工程济南至泰安高速公路小佛寺隧道,通过数值计算的方式,揭示了岩溶填充物类型、充水溶洞尺寸及水压对隧道衬砌外水压力分布以及渗流规律的影响特征。(2)针对岩溶隧道渗流规律影响因素多、影响规律繁杂的特点,采用数值模拟的方法,揭示了隧道周边注浆圈不同厚度和渗透系数条件下的隧道水压分布规律以及衬砌结构的内力响应。随着注浆圈厚度增大,衬砌水压力降低,导致衬砌所受内力值普遍减小,因此增大注浆圈厚度有利于结构安全;随着注浆圈渗透系数的逐渐减小,衬砌水压力降低,隧道衬砌结构安全系数有所提高,因此注浆圈渗透系数的逐渐减小即注浆堵水效果的提高有利于结构安全。(3)基于岩溶隧道衬砌结构实际工作状态以及病害防治现状,从岩溶隧道突水突泥预防原则、富水溶腔岩溶水处治原则研究入手,深入开展隧道富水岩溶防治技术研究。先充分考虑岩溶腔的规模尺寸、水量、水压大小等关键影响因素,进行溶腔富水程度分级,再结合岩溶地质特征与隧道衬砌结构实际工作状态,因地制宜,制定出规模对策、充填性对策、水对策,实现岩溶标准化治理。图[45]表[20]参[53]
姚夏壹[3](2021)在《高水压深竖井衬砌受力特征及支护技术研究》文中提出在我国西南部山区修建的铁路隧道中,井壁经常出现片帮、坍塌及突水等灾害,不仅影响了施工进度,还造成了人员伤亡和财产损失。因此,本文依托高丽贡山铁路隧道1号竖井副井工程,该副井井深764.74m,地处强风化及弱风化混合状花岗岩地层,且富含基岩裂隙水,弱风化基岩段和马头门段衬砌出现多条宽度较大的裂缝,采用现场监测和数值模拟相结合的方法,研究了高水压深竖井衬砌受力特征及支护技术,主要研究内容如下:(1)通过现场监测数据得出竖井衬砌外壁受到的围岩压力具有对称性,水压力具有非对称性,非对称的水压力主要是由于富水花岗岩地层裂隙发育不均匀以及注浆效果差异造成的。(2)利用RFPA软件建立荷载-结构模型,揭示了非对称荷载作用下竖井衬砌结构受力特征及破坏机理。(3)提出一种高水压深竖井衬砌安全系数计算新方法,定义衬砌正常使用极限状态荷载与实际荷载的比值作为衬砌安全系数,利用该方法和《铁路隧道设计规范》规定的方法分别计算了非对称荷载作用下各地段的竖井衬砌安全系数,并对两种计算结果进行了对比分析得出:两种方法对于衬砌安全性的判断结果一致,说明新定义方法用于计算竖井衬砌的安全系数是比较合理的。(4)利用RFPA软件建立渗流-应力弹塑性模型,研究了注浆圈渗透系数以及注浆圈厚度对渗透水压的影响,并对支护参数进行了优化,研究结果表明:通过改变注浆圈渗透系数和注浆圈厚度降低渗透压都是非常有效的,但改变渗透系数效果更好。
张洪伟[4](2021)在《富水隧道施工期地下水运移特征模拟及水环境效应》文中研究表明富水隧道施工建设对工程安全以及地下水、生态环境均会造成较大的威胁和影响,虽然当前隧道工程逐渐考虑到地下水和生态环境保护的重要性,但是出于工程经济性、可操作性等方面的考虑,隧道建设对地下水系和环境的破坏仍然很大,甚至会造成地下水环境和山体生态植被不可逆转的永久破坏。富水隧道复杂的地质构造和水文地质条件,使得对隧道施工影响下的地下水流场分布、衬砌水压力变化、渗漏污染物跟踪和影响以及总体水环境负效应评价成为摆在隧道建设者和各国学者面前需要深入研究探讨的一项重要课题。本文以典型富水隧道——正在施工建设的渭武高速公路木寨岭隧道为例开展研究,采用有限差分原理,结合Visual Modflow、Flac3D等主流三维渗流场模拟软件构建了隧道隧址区地下水渗流场、衬砌外水压力和隧道施工典型污染物的数值模拟模型,并采用AHP层次分析法确定了水环境负效应评价指标权重,采用综合模糊评价法开展了隧道施工期水环境负效应评价。主要研究成果如下:1、推导出了考虑渗流速度的隧道涌水量和衬砌外水压力理论计算公式,包括施作注浆圈和衬砌,仅施作衬砌以及未施作注浆圈和衬砌几种工况,并用传统公式验证了其可靠性,上述公式对隧道涌水量精确预测计算提供了参考。2、模拟了木寨岭隧道隧址区开挖前天然状态、开挖后完全排水状态、开挖后封堵状态下的渗流场分布运移情况。隧道开挖3个月后隧址区地下水水位急速下降,产生“漏斗状”降落,3个月至24个月地下水水位下降趋势变缓,但仍以涌水的方式持续流出,对地下水环境产生破坏。隧道排水系统完全封堵后,地下水位需要1-2年时间才能逐步恢复稳定,降落漏斗消失,接近原有流场状态。隧道地下水渗流场降落漏斗的产生和恢复研究为隧道施工合理“限排”提供了论据。3、采用Flac3D软件模拟了木寨岭隧道不同建设时段、不同排放模式下的衬砌外水压力分布情况,模拟分析结果显示,隧道开挖会造成隧址区地下水位呈现显着降落漏斗;注浆圈及衬砌结构水压力值随隧道洞顶压力水头的增大而增加;随注浆圈内外壁厚度的增大注浆圈外壁水压力值减小,而衬砌未发生明显改变;注浆圈水力传导系数与注浆圈和衬砌水压力具有显着相关性,且系数最小时对衬砌的影响最大;随着衬砌水力传导系数的减小注浆圈和衬砌外的水压力值均减小;隧道衬砌外各监测点水压力值分布规律为:下拱底>左拱脚>左拱腰>左拱肩>上拱顶。上述隧道施工堵水和排水的压力分布研究成果能够为隧道施工衬砌受力加固、限排水力传导系数控制等提供理论依据。4、应用Visual Modflow软件对木寨岭隧道施工废水石油类污染物的地下水迁移特征的模拟结果显示,石油类污染物泄露至地下水后会沿着水力梯度方向纵深迁移,并在地下水水动力弥散作用下发生横向迁移,最终形成接近“椭圆状”的污染晕;集水池下透水层的石油污染物浓度由2年后的100 mg/L增长到7年后的500 mg/L;在停止泄露后的23年内,污染物晕散外边界几乎扩大至整个模拟区域,中心极值浓度由500 mg/L下降到180 mg/L,但仍按水流水力梯度方向缓慢迁移;经过20年的迁移运动会有少量污染物由透水层向下迁移至含水层,但30年模拟期内隔水层未发现污染物;说明隧道施工期污染物一旦渗入地下水,会在透水层和含水层长期迁移扩散,对地下水环境和相关生物造成威胁。5、应用层次分析法、综合模糊评价法对木寨岭隧道施工期地下水环境负效应开展了评价研究,构建了以自然地理、水化学、地质-水文地质、隧道工程四个因素类、23个具体影响因素为基准层和指标层的评价指标体系结构,将水化学特征和典型污染物因素纳入评价体系,建立了影响因素评价等级标准、模糊综合评价模型、隶属函数及量化指标,综合评价木寨岭隧道施工期地下水环境负效应结果为中等,隧道施工造成的水环境破坏作用明显,该研究成果为国内相关富水隧道施工的水环境负效应影响评价提供了借鉴参考。
尚星航[5](2021)在《高外水压力隧洞渗流分析与复合衬砌受力研究》文中指出在我国西部各省地区,地形地貌丰富多样,地质构造复杂多变,在修建输水隧洞实现跨地区调水时,隧洞穿越大断层,岩层复杂,存在局部的富水带,不可避免的受到高地应力和高外水压力的影响,严重威胁到隧洞修建、运营期间结构的稳定。因此研究隧洞施工期、运营期渗流量和外水压力变化规律;分析围岩、复合衬砌受力变形特点并提出减载措施对保障工程安全具有重要意义。本文针对六盘山1#隧洞进行研究,采用简化模型对隧洞渗流量进行理论推导,分析隧洞施工期衬砌内和运营期管片内渗流量随水头高度,注浆圈、初期支护、衬砌渗透系数和厚度改变的变化规律;基于流固耦合理论运用ABAQUS有限元软件建立1#隧洞破碎带洞段渗流场数值模型,分析水头高度,注浆圈、初期支护、衬砌渗透性和厚度改变对衬砌和管片外水压力大小的影响,得到渗流量和外水压力之间的关系曲线;选定五个特殊断面建立数值模型分析围岩及隧洞结构的应力场,分析围岩及隧洞各部分应力变形是否满足设计要求;基于豆砾石三轴试验模拟,分析回填豆砾石灌浆层厚度变化的减载效果和规律。主要研究结论如下:(1)对隧洞渗流量研究结果表明随着水头高度的不断增大,隧洞内的渗流量逐渐增大,呈线性关系;采用注浆的方法加固围岩可以有效地降低隧洞内的渗流量,并且在注浆圈厚度增加过程中,渗流量趋于稳定;减小初期支护和衬砌的渗透系数或者增加初期支护和衬砌的厚度对降低隧洞内渗流量有着明显的帮助。(2)采用ABAQUS软件建立隧洞三维模型对隧洞外水压力分析可以得到:衬砌和管片内渗流量增大,外水压力相应的减小。注浆圈渗透系数小于1×10-10m/s时,外水压力由注浆圈完全承受,衬砌和管片外水压力接近于零;注浆圈厚度大于7m时,衬砌和管片外水压力变化不明显;综合分析得到注浆圈厚度5m,渗透系数1×10-9m/s时隧洞渗流量满足标准,衬砌、管片受力符合要求。(3)选取五个特殊断面进行围岩和隧洞结构应力变形分析,结果表明围岩的变形由于埋深的差异,最终结果相差较大,当隧洞埋深为300m时,围岩最大位移为4.5cm;当隧洞埋深为1080m时,围岩最大位移增加到了13.9cm;衬砌应力最大位置在底部正中,由于断面形状的影响,衬砌、初期支护拱脚位置应力较大,在施工中应该引起足够的重视,防止危险的发生;管片受力区域主要集中在拱顶和拱底,最大应力随着隧洞埋深的增加,呈现不断增大趋势,由于地应力的重新调整,在隧洞埋深大于500米时,管片应力增加幅度较小,基本处于稳定状态。(4)对回填豆砾石灌浆的减载效果分析得到豆砾石的抗变形能力和自身孔隙率成反比,在未被压实前,可以有效的抵消围岩和衬砌的变形,保护管片不受破坏。回填层在15~25cm时,减载效果最好。
李奥[6](2020)在《大断面隧道塌方机理与安全性控制研究》文中研究指明随着我国隧道建设规模的迅速扩大与地形、地质条件复杂多变性的日益突出,隧道塌方事故时有发生,给工程建设安全带来极大威胁,也造成巨大的经济损失和不良的社会影响,隧道塌方的原因和防治问题已经引起人们的极大关注。因此必须针对隧道塌方安全性问题开展系统深入的研究,掌握隧道塌方发生原因和机理、制定科学有效的控制对策,从而实现为塌方的有效预防、评估和处治提供依据,从根本上改善隧道施工安全现状。本文针对大断面隧道的塌方安全性问题,以开挖面失稳诱发的塌方(开挖面失稳塌方)和开挖面后方一定距离处的拱顶塌方(后关门塌方)两类典型塌方事故为研究对象,采用理论研究、数值模拟、模型试验和现场实测等多种研究方法,揭示了隧道塌方机理和演化机制,阐明了隧道塌方安全性控制原理,提出了软弱破碎围岩隧道塌方安全性控制要点,并在工程中得到成功应用。主要开展工作与研究成果如下:(1)提出了深埋和洞口段隧道开挖面失稳塌方的典型模式,揭示了隧道开挖面失稳塌方演化机理。基于有限元极限分析方法,提出了深埋隧道开挖面的3种典型失稳塌方模式,分别为前倾冒落式失稳、后倾冒落式失稳和正面挤出式失稳,并各自揭示其失稳塌方演化机理;针对洞口段隧道开挖对边坡的扰动问题,揭示了洞口段隧道开挖面和边坡失稳塌方演化特性,提出了洞口段隧道开挖面滑移式失稳塌方模式;基于刚性体上限法,建立隧道开挖面临界失稳塌方力学模型,提出开挖面临界失稳状态下极限荷载和纵向破坏深度的确定方法。(2)揭示了隧道后关门塌方演化机理,提出了围岩损伤和隧道拱顶塌方的预测方法。从微观损伤和宏观破坏的角度,揭示了隧道围岩由损伤到塌方的演化过程;基于应变软化模型和损伤力学理论,提出了包括损伤深度和损伤程度的围岩损伤特性参数预测方法;基于上限变分法,建立深埋、浅埋偏压隧道拱顶塌方模型,提出了隧道拱顶塌方范围的预测方法;针对隧道拱顶渐进性塌方特性,建立渐进性塌方预测模型,得到了拱顶渐进性塌方范围全过程曲线;基于隧道纵向虚拟支护力分布特性,提出了隧道塌方位置的确定方法。(3)阐明了基于超前预支护和过程控制的隧道塌方安全性控制原理。针对隧道开挖面失稳塌方事故,提出了管棚超前预支护的3个作用模式,分别为纵向梁作用、环向”微拱”作用及注浆加固作用,建立管棚超前支护作用效果分析模型和评价指标,提出了管棚设计参数建议值;揭示了管棚-初支钢拱架“棚架”体系的安全性内涵,从围岩的基础承载力和锁脚锚管加固等角度,建立了初支钢拱架安全承载效果分析模型;针对隧道后关门塌方事故,基于隧道拱顶渐进性塌方特性,揭示了基于预控制、过程控制措施的拱顶塌方控制机理和承载特性,提出了预控制、过程控制措施下围岩荷载预测方法和支护设计参数要求。(4)提出了软弱破碎围岩大断面隧道塌方安全性控制要点。基于隧道两类典型塌方安全事故的诱发原因,明确了两类塌方事故的控制任务和控制措施,提出了软弱破碎围岩大断面隧道塌方安全性控制要点,该控制要点的核心是设计参数的确定;将研究成果应用于京张高铁两个典型隧道工程中,基于监测数据的反馈分析,验证了隧道塌方安全性控制效果。
王鑫[7](2020)在《中部引黄工程输水隧洞涌水综合治理方案的研究》文中进行了进一步梳理近年来,随着生产生活的需要,越来越多的隧洞工程开工建设。交通、水利等工程建设过程中由于线路距离长、地质条件复杂,很多需要建设隧洞工程来满足线路布置方案,尤其是在山区地区修建的水工隧洞工程,在施工过程中具有距离长、埋深大、水文地质条件复杂、工作面小、干扰大等特点,施工过程中不可避免地会遇到不良地质洞段,发生塌方、岩爆、涌水等现象。山西中部引黄隧洞工程全线位于吕梁山区地带,水文地质情况尤为复杂,工程实施过程中对隧洞涌水的综合性处理成了隧洞建设过程中面临的主要难题之一,单一堵水或排水的措施受工程实际情况限制以及环保要求已经无法满足工程建设需要。本文根据隧洞工程建设中的涌水问题,从隧洞涌水危害、隧洞涌水量的预测、隧洞涌水治理措施、隧洞超前地质预报等方面对隧洞涌水综合治理进行分析,结合中部引黄工程总干隧洞TBM标段涌水治理方案及中部引黄工程西干施工23标钻爆法施工涌水处理方案,从其工程地貌、水文地质、工程地质、水量预测等方面综合分析,通过对总干线TBM1标经历多次涌水,最后成功通过富水洞段的施工技术进行全面总结,同时结合西干线施工23标即将面临的富水洞段的综合治理措施进行归纳总结,结合国内外一些涌水处理的办法,对地下涌水综合处理办法进行分析总结,得出一套较完整的处理方案:“隧洞施工期应该紧紧围绕地下水预报为先、以堵为主、以排为辅、堵排结合的原则进行综合治理,且随着地下隧洞工程建设与地下水保护要协调发展的新理念,‘以堵为主’的隧洞涌水处理原则已占主导地位”的初步结论。结合中部引黄工程引水隧洞水文地质条件,对地下涌水方案进行总结归纳,对中部引黄工程施工具有帮助指导意义,同时也希望对相似的地下隧洞工程的地下水处理提供一些施工思路,以便于开展针对性的涌水治理。
刘迪[8](2020)在《基于ANSYS的吉林省中部九德支线引水隧洞衬砌结构有限元分析》文中指出随着我国工程建设能力与技术的不断向前发展,对水工引水隧洞的要求也随着国家发展的不断变化而不断改进。隧洞的长度因施工条件和现实需求的不同而不同,施工建设中会遇到复杂地形、地质等诸多问题,这些困难都会给设计、技术人员带来麻烦与挑战,因此,决定水利工程的能否成功,能否达到预期目的,最关键的问题就在于隧洞工程建设的成功与失败。本论文以吉林中部引水二期工程九德支线所包含的引水隧洞为例,对该工程中的城门洞型无压引水隧洞的衬砌结构进行研究,其中包括对隧洞的洞身横断面断面形式以及隧洞的衬砌类型进行介绍;在充分考虑到不同种类围岩初始应力情况下,通过对施工期、检修期和运行期三种不同工况条件来确定作用于衬砌的荷载;结合九德支线水工隧洞中取桩号0+320代表II类围岩、1+200代表Ⅲ类围岩的两个典型断面为实例,选择结构力学法对其围岩压力、外水压力、弹性抗力等内力进行计算,此次分析利用有限元软件ANSYS采用生死单元技术对水工隧洞衬砌结构来建立弹塑性数值模型以及北京理正软件来分别进行研究,将变形、位移和内力结果进行对比分析,得出该隧洞位移和变形较小,满足安全要求。根据ANSYS对三种不同工况的应力、剪力还有弯矩的计算可知,最大值在施工期出现,但应力的分布规律基本相同,偏差较小,符合要求,各阶段围岩稳定可靠,验证了有限元软件模拟的准确性和代表性。从对九德支线隧洞进行衬砌结构分析来看,参数的选用均来源于工程实际数据,模型建立、衬砌位移、应力和内力的分布规律分析都较为合理,能够给设计隧洞衬砌结构提供了有用的理论依据,分析的成果和研究方法可以为设计其他相关隧洞工程提供一些有利参考价值。
李万才[9](2020)在《滇中元谋—绿汁江断裂带对凤凰山隧洞围岩稳定性影响研究》文中认为隧洞穿越断层的围岩稳定性问题一直是地下工程最值得考虑的话题之一。滇中引水工程楚雄段沿线不仅滇中红层软岩分布广泛,而且断层构造发育,共发现93条属Ⅲ级结构面以上的主要断层,断层的规模大小不等,除了不同宽度的中小型断层之外,还有许多区域性大断裂。与中小型断层相比,由于区域性大断裂破碎带宽度在数十米以上,隧洞在穿越这些大型断层时候,隧洞围岩稳定性遇到了更加严峻的挑战。而滇中引水工程楚雄段沿线区域性大断裂有4条,破碎带宽度均达到百米以上,延伸长度数十公里至数百公里,与输水线路大角度相交。基于此,本文对滇中引水工程楚雄段穿越的区域性大断裂破碎带进行现场勘查,并以元谋-绿汁江断裂带为研究对象,通过综合调查对比和室内试验研究,了解该断裂破碎带及两侧岩土体的物理力学特性,并结合数值模拟仿真技术手段对滇中凤凰山隧洞穿越区域性大断裂的隧洞围岩稳定性和开挖进尺的施工参数优化进行了研究分析,论文形成的主要研究成果如下:(1)对元谋-绿汁江断裂破碎带及断层两侧江底河组钙质泥岩(K2j3)进行试验,得到其物理力学指标,再结合相关规范、岩体完整性及工程类比分析等方法,综合得出江底河组软岩(K2j3)及断裂破碎带岩土体的数值模拟参数,为数值模拟分析奠定基础。(2)采用数值模拟分析软件,建立起穿越不同倾角断裂带的隧洞三维简化模型,模拟分析了有无超前加固条件下隧洞穿越不同倾角断裂带时隧洞围岩的变形规律,得出β=75°工况下的凤凰山隧洞围岩稳定性较差以及隧洞在穿越断裂破碎带有必要进行预加固的结论。(3)在三维简化模型的基础上,继续对在不同开挖进尺情况下的隧洞围岩和支护结构的变形、受力等进行了对比分析,得出不同开挖进尺对隧洞围岩稳定性的影响规律,从而确定了隧洞合理的开挖进尺为1 m或1.5 m,为了加快隧洞掘进速度,开挖进尺建议取1.5 m。(4)基于特定断裂带倾角和开挖进尺,建立不同宽度的断裂带三维模型,模拟分析了凤凰山隧洞穿越不同宽度断裂带工况下的围岩稳定性情况,主要得出断裂带处隧洞围岩位移、所受应力及受开挖产生的塑性区范围随断裂带宽度的增加而稍有增加的结论。(5)结合数值分析结果及相关工程经验,总结了隧洞穿越断裂带的施工原则和施工方法,为相关隧洞工程建设提供参考建议。
陈子全[10](2019)在《高地应力层状软岩隧道围岩变形机理与支护结构体系力学行为研究》文中研究指明受困于我国中西部地区艰险复杂的地质构造环境、水文地质条件与地层岩性条件等因素,未来十年内,一大批具有“超大埋深、高地应力、高次生地质灾害风险、高压富水”特性的深埋特长层状软岩隧道群将从我国第二地貌阶梯(地面高程1000~2000 m)向第一地貌阶梯(地面高程3000~5600 m)修建。复杂地质环境下大埋深层状软岩隧道的围岩稳定性与支护结构安全性问题将会愈发突出,高地应力作用下层状软弱围岩的变形破坏机理、稳定性控制理论技术与相应对策、支护结构体系的承载机理及其在施工期与长期服役状态下的受力特征与力学行为演化规律亟待进行深入研究。论文在国家重点研发计划项目“区域综合交通基础设施安全保障技术”等国家重大研究项目资助下,选取我国中西部地区多座典型的大埋深层状软弱围岩特长隧道为研究对象,采用资料调研、理论分析、现场测试、室内试验、数值模拟等多种手段,对高地应力层状软岩隧道的围岩变形破坏机理、支护结构在施工期与服役状态下的安全性能演化规律进行了深入研究,论文主要工作和研究成果如下:1、系统开展了不同围压与不同含水状态下碳质千枚岩、砂岩与泥岩、碳质板岩的单轴压缩与常规三轴压缩试验,对其力学性质及其破坏机制、遇水软化特性进行了深入分析。揭示了层理构造、高围压、含水状态对软岩力学特性及其损伤演化过程的影响;并基于岩石释能与储能理论,研究了不同性质软岩的能量损伤演化过程,提出了软岩进入能量硬化与能量软化阶段的应力阈值点,并建立了一种新的岩石能量脆性评价指标。2、揭示了高地应力层状软岩隧道的非对称围岩变形破坏规律,通过93个典型高地应力深埋层状软岩隧道的变形资料,探讨了隧道最大变形量与地应力、岩体强度、埋深之间的关系。基于此,提出了一种适用于高地应力层状软岩隧道的大变形预测分级指标。3、依托于四川藏区高速公路,选取典型的穿越断层破碎带隧道、软弱围岩隧道、浅埋偏压隧道、高地应力硬岩隧道、高地应力软岩隧道,对其开展了支护结构受力的现场测试研究,并对测试结果进行对比性分析,揭示了不同危险源环境下隧道施工期围岩压力、钢拱架应力、二次衬砌轴力与弯矩的演化规律,探明了软弱围岩、断层破碎带、地形偏压、高地应力、层理构造等因素对隧道支护结构力学行为的影响。4、开展了高地应力层状软岩隧道的非对称大变形与非对称受力特性研究,采用离散元模拟方法,揭示了侧压力系数、层理角度、层理厚度、剪应力场对支护结构非对称力学行为的影响。提出了采用双层初期支护方法合理应对高地应力层状软岩隧道的挤压性大变形灾害,并基于流变损伤演化模型,分析了双层初期支护的承载机理。5、以汶马高速鹧鸪山隧道为依托工程,开展了围岩压力与二次衬砌力学行为的长期健康监测。同时,采用理论分析与数值模拟方法,揭示了高地应力软岩隧道在围岩流变荷载作用下的全服役周期结构安全性能演化规律。
二、水工隧洞软弱破碎富水地层混凝土裂缝浅析与预防(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、水工隧洞软弱破碎富水地层混凝土裂缝浅析与预防(论文提纲范文)
(1)富水环境下水工隧洞渗流计算及结构外水压力研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
附件 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及研究意义 |
1.1.1 问题的提出 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 隧洞渗流场研究 |
1.2.2 隧洞涌水量预测研究 |
1.2.3 渗流作用下隧洞衬砌外水压力研究 |
1.2.4 隧洞防渗排水措施研究 |
1.3 目前研究存在的不足 |
1.4 本文的研究内容及技术路线 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.2 研究技术路线 |
第二章 基于保角映射的水工隧洞渗流解析计算研究 |
2.1 引言 |
2.2 基于复变函数理论的渗流计算方法 |
2.2.1 隧洞渗流解析数学模型 |
2.2.2 复变函数理论在平面稳态渗流中的应用 |
2.3 圆形隧洞渗流解析解 |
2.3.1 圆形隧洞围岩水头分布解析解 |
2.3.2 圆形隧洞渗流量预测公式推导 |
2.3.3 隧洞渗流量的影响因素分析 |
2.4 矩形隧洞渗流解析解 |
2.4.1 复平面内单位圆隧洞轴对称特征验证 |
2.4.2 矩形隧洞渗流解析解 |
2.5 直墙圆拱隧洞渗流解析解 |
2.6 本章小结 |
第三章 富水环境下水工隧洞渗流的三维数值模拟研究 |
3.1 引言 |
3.2 水工隧洞渗流有限差分数值模拟基本理论 |
3.3 圆形隧洞围岩渗流场数值模拟分析 |
3.3.1 圆形隧洞模型及参数 |
3.3.2 模拟结果与分析 |
3.4 矩形隧洞渗流场数值模拟分析 |
3.4.1 矩形隧洞模型及参数 |
3.4.2 模拟结果与分析 |
3.5 直墙圆拱隧洞渗流场分析 |
3.5.1 隧洞模型及参数 |
3.5.2 模拟结果与分析 |
3.6 隧洞渗流解析解与数值模拟解的对比分析 |
3.7 不同水头下直墙圆拱隧洞围岩及衬砌渗流分析 |
3.7.1 隧洞数值分析模型 |
3.7.2 计算条件 |
3.7.3 计算工况 |
3.7.4 施工期工况围岩及支护结构渗流分析 |
3.7.5 运行期工况围岩及支护结构渗流分析 |
3.8 本章小结 |
第四章 预灌浆防渗作用下隧洞涌水特征分析 |
4.1 引言 |
4.2 预灌浆技术的提出 |
4.3 预灌浆防渗作用下圆形隧洞涌水量推导 |
4.3.1 灌浆前探测孔及隧洞毛洞涌水量 |
4.3.2 灌浆防渗后校准孔及灌浆隧洞涌水量 |
4.4 圆形隧洞涌水特征分析 |
4.4.1 探测孔涌水量与隧洞毛洞涌水量之间的关系 |
4.4.2 灌浆隧洞涌水量和隧洞涌水量之间的关系 |
4.5 软岩隧洞预灌浆加固范围研究 |
4.6 本章小结 |
第五章 富水环境下隧洞衬砌结构外水压力分布研究 |
5.1 引言 |
5.2 国内外外水压力计算模式 |
5.3 圆形隧洞衬砌外水压力解析解 |
5.3.1 基本模型及假定 |
5.3.2 解析计算 |
5.3.3 衬砌外水压力影响因素分析 |
5.4 马蹄形隧洞衬砌外水压力分布规律数值模拟分析 |
5.4.1 基本模型及参数 |
5.4.2 计算工况 |
5.4.3 数值计算结果分析 |
5.4.4 不同工况下衬砌外水压力折减系数分析 |
5.5 排水失效下马蹄形隧洞衬砌外水压力分布规律数值模拟 |
5.5.1 隧洞排水系统堵塞机理 |
5.5.2 隧洞排水系统堵塞、失效后衬砌外水压力分布 |
5.5.3 不同工况下衬砌外水压力折减系数分析 |
5.6 本章小结 |
第六章 某引水隧洞工程衬砌外水压力分布研究 |
6.1 引言 |
6.2 某引水隧洞工程概况 |
6.3 直墙圆拱隧洞衬砌外水压力监测结果分析 |
6.3.1 监测点布置 |
6.3.2 衬砌外水压力分析 |
6.4 直墙圆拱隧洞衬砌外水压力分布数值分析 |
6.4.1 计算模型及参数 |
6.4.2 计算工况 |
6.4.3 隧洞衬砌结构外水压力分布情况分析 |
6.4.4 不同工况下衬砌外水压力折减系数分析 |
6.5 高外水压力下的“降压减排”措施分析 |
6.6 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
一、攻读博士学位期间发表的学术论文 |
二、攻读博士学位期间参与的科研项目 |
(2)富水岩溶隧道渗流特征及岩溶防治技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景与研究意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 隧道渗流场研究现状 |
1.2.2 隧道衬砌外水压力研究现状 |
1.2.3 隧道衬砌水压计算方法研究现状 |
1.3 研究内容和技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
2 工程概况与渗流基本理论 |
2.1 隧道概况 |
2.2 工程概况 |
2.2.1 地形地貌 |
2.2.2 地层岩性 |
2.2.3 地质构造 |
2.2.4 水文特征 |
2.2.5 不良地质 |
2.3 渗流基本理论 |
2.3.1 渗流基本定律 |
2.3.2 连续性方程 |
2.3.3 渗流基本微分方程 |
2.3.4 渗流问题定解条件 |
2.3.5 渗流势函数和流函数 |
2.4 本章小结 |
3 富水岩溶隧道渗流特征研究 |
3.1 岩溶管道不同类型填充物不同水位下渗流特征 |
3.1.1 数值计算方案 |
3.1.2 开挖后渗流场变化基本特征 |
3.1.3 不同岩溶洞填充物不同水位下渗流特征 |
3.2 不同水压充水溶洞条件下的渗流特征 |
3.2.1 计算参数和模型 |
3.2.2 计算工况 |
3.2.3 计算结果 |
3.3 不同大小充水溶洞条件下的渗流特征 |
3.3.1 计算参数和模型 |
3.3.2 计算工况 |
3.3.3 计算结果 |
3.4 本章小结 |
4 注浆圈参数对富水岩溶隧道结构的影响研究 |
4.1 Mohr-Colomub破坏准则 |
4.2 注浆加固圈厚度对富水岩溶隧道的影响 |
4.2.1 计算工况 |
4.2.2 计算结果 |
4.3 注浆加固圈渗透系数对富水岩溶隧道的影响 |
4.3.1 计算工况 |
4.3.2 计算结果 |
4.4 本章小结 |
5 隧道富水岩溶防治技术研究 |
5.1 隧道突水突泥防治原则研究 |
5.2 隧道溶腔岩溶水处治原则研究 |
5.3 隧道岩溶处治技术研究 |
5.3.1 隧道岩溶探测技术 |
5.3.2 隧道岩溶处理技术 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及读研期间主要科研成果 |
(3)高水压深竖井衬砌受力特征及支护技术研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 高水压深竖井衬砌荷载分布特征研究现状 |
1.2.2 高水压深竖井衬砌破坏特征研究现状 |
1.2.3 高水压深竖井衬砌安全评价研究现状 |
1.2.4 高水压深竖井支护技术研究现状 |
1.3 研究目标 |
1.4 研究内容和方法 |
1.5 技术路线 |
2 依托工程概况 |
2.1 高黎贡山隧道1号竖井工程概况 |
2.2 1号竖井工程地质与水文条件 |
2.2.1 工程地质条件 |
2.2.2 地下水类型及特征 |
2.3 高黎贡山隧道1号竖井设计概况 |
2.3.1 衬砌设计概况 |
2.3.2 防排水设计概况 |
2.4 工程重难点 |
2.5 本章小结 |
3 高水压深竖井衬砌荷载分布特征研究 |
3.1 概述 |
3.2 1号副井地层分段 |
3.2.1 表土段 |
3.2.2 弱风化基岩段 |
3.2.3 强风化基岩段 |
3.2.4 马头门段 |
3.3 1号副井荷载计算 |
3.3.1 竖井荷载地压及水压计算理论 |
3.3.2 常用围岩侧压力计算公式 |
3.3.3 作用在衬砌上的其他荷载计算公式 |
3.3.4 竖井荷载计算结果分析 |
3.4 1号副井荷载监测方案 |
3.4.1 监测目的与依据 |
3.4.2 监测位置概况 |
3.4.3 监测方案设计 |
3.4.4 测点保护措施 |
3.4.5 数据的采集和整理 |
3.5 1号副井荷载监测结果分析 |
3.5.1 竖井衬砌混凝土强度变化曲线 |
3.5.2 竖井衬砌侧向围岩压力监测结果分析 |
3.5.3 竖井衬砌侧向水压力监测结果分析 |
3.5.4 竖井衬砌侧向总压力监测结果分析 |
3.6 竖井衬砌荷载特征分析 |
3.7 本章小结 |
4 高水压深竖井衬砌破坏特征研究 |
4.1 概述 |
4.2 竖井衬砌破坏模拟的建立及结果分析 |
4.2.1 RFPA软件概述 |
4.2.2 竖井衬砌破坏模型的建立 |
4.2.3 竖井衬砌破坏模型的模拟结果分析 |
4.3 1号副井衬砌破坏突水处原因分析 |
4.3.1 1号副井衬砌破坏突水处概况 |
4.3.2 1号副井衬砌破坏突水处分析模型的建立 |
4.3.3 1号副井衬砌破坏突水处具体原因分析 |
4.4 本章小结 |
5 高水压深竖井衬砌安全性评价研究 |
5.1 概述 |
5.2 竖井衬砌安全性判断方法 |
5.3 竖井衬砌安全评价模型的建立 |
5.3.1 衬砌评价模型的建立 |
5.3.2 衬砌评价模型的荷载加载方案 |
5.4 弱风化基岩段衬砌安全系数计算 |
5.5 强风化基岩段衬砌安全系数计算 |
5.6 马头门基岩段衬砌安全系数计算 |
5.7 本章小结 |
6 高水压深竖井支护技术研究 |
6.1 概述 |
6.2 1号副井各地段注浆方案 |
6.2.1 1号副井井筒注浆方式 |
6.2.2 井筒正常段注浆方案 |
6.2.3 马头门段注浆方案 |
6.3 1号副井渗透水压影响因素分析 |
6.3.1 注浆圈渗透系数对渗透水压的影响 |
6.3.2 注浆圈厚度对渗透水压的影响 |
6.4 1号副井各地段注浆参数优化 |
6.5 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读硕士学位期间参与的科研项目 |
学位论文数据集 |
(4)富水隧道施工期地下水运移特征模拟及水环境效应(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 隧道涌(突)水背景 |
1.1.2 富水隧道安全及生态环境影响 |
1.1.3 本文研究的重要意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 本文的研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究的主要内容及方法 |
1.3.2 研究关键技术路线 |
1.4 研究区概况 |
1.4.1 工程概况 |
1.4.2 自然地理概况 |
1.4.3 工程地质条件 |
1.4.4 水文地质条件 |
1.4.5 水化学特征 |
2 渗流规律及涌水量计算 |
2.1 地下水赋存形式 |
2.2 地下水渗流规律 |
2.2.1 达西定律 |
2.2.2 渗流的连续性方程 |
2.2.3 承压水运动的基本微分方程 |
2.3 隧道涌水量计算 |
2.3.1 隧道涌水量的计算方法 |
2.3.2 施作注浆圈和衬砌的隧道涌水量计算公式推导 |
2.3.3 仅施作衬砌的隧道涌水量公式推导 |
2.3.4 未施作注浆圈和衬砌的隧道涌水量公式推导 |
2.3.5 涌水量实例计算及验证 |
2.4 本章小结 |
3 富水隧道不同排放模式下的渗流场特征模拟 |
3.1 渗流场模拟的方法 |
3.2 三维渗流场模型的构建 |
3.2.1 模型构建的步骤 |
3.2.2 木寨岭隧道地质概况及水文地质条件 |
3.2.3 建立隧址区水文地质概念模型 |
3.2.4 三维渗流场模型创建 |
3.2.5 无隧道天然状态下渗流场模拟 |
3.3 模拟结果分析 |
3.3.1 排水模式下渗流场模拟预测 |
3.3.2 封堵模式下的渗流场模拟预测 |
3.4 本章小结 |
4 地下水渗流场作用下的隧道衬砌水压力分析 |
4.1 Flac3D数值模拟方法 |
4.1.1 软件概述 |
4.1.2 数值计算原理 |
4.2 木寨岭隧道分析计算模型构建 |
4.2.1 建立分析计算模型 |
4.2.2 参数设定及选取 |
4.2.3 模拟方案设计 |
4.3 模拟结果分析 |
4.3.1 开挖前自然流场下的水压力数值模拟分析 |
4.3.2 无衬砌注浆的隧道围岩流场水压力模拟计算分析 |
4.3.3 完整隧道流场水压力影响因素分析 |
4.4 本章小结 |
5 隧道典型施工污染物的地下水迁移特征模拟 |
5.1 构建隧道地下水运动数值模型 |
5.1.1 木寨岭隧道水文地质概念模型构建 |
5.1.2 地下水流数学模型离散及参数确定 |
5.2 建立地下水污染物迁移模型 |
5.3 石油类污染物模拟结果分析 |
5.3.1 施工期7 年内石油类污染物迁移特征分析 |
5.3.2 运营期23 年内石油类污染物迁移特征分析 |
5.4 本章小结 |
6 隧道工程施工期地下水环境负效应评价 |
6.1 环境效应 |
6.1.1 环境效应的定义及分类 |
6.1.2 隧道工程地下水环境负效应 |
6.2 指标体系的构建 |
6.2.1 指标体系分类 |
6.2.2 指标体系构建方法 |
6.2.3 隧道地下水环境负效应指标体系的构建 |
6.2.4 评价结果等级划分 |
6.2.5 指标权重确定 |
6.3 木寨岭隧道施工期地下水环境负效应评价 |
6.3.1 评价方法 |
6.3.2 模糊综合评价模型构建 |
6.3.3 指标量化及预处理 |
6.3.4 负效应评价及结果分析 |
6.4 本章小结 |
结论与展望 |
结论 |
展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间的研究成果 |
(5)高外水压力隧洞渗流分析与复合衬砌受力研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 论文研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 防排水理念的研究现状 |
1.2.2 地下水渗流研究现状 |
1.2.3 隧洞衬砌外水压力研究现状 |
1.2.4 岩体蠕变研究现状 |
1.3 流固耦合基本理论 |
1.3.1 流固耦合相互作用原理 |
1.3.2 ABAQUS流固耦合概述 |
1.3.3 软岩隧洞流固耦合的研究现状 |
1.4 本文主要研究内容及技术路线 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
2 隧洞外水压力分析方法与地下水渗流模型研究 |
2.1 隧洞外水压力分析方法研究 |
2.1.1 折减系数法 |
2.1.2 理论解析法 |
2.1.3 渗流场分析法 |
2.1.4 水文地球化学法 |
2.1.5 温度比拟法 |
2.2 地下水渗流模型研究 |
2.2.1 等效连续介质模型 |
2.2.2 裂隙-孔隙双重介质模型 |
2.2.3 随机离散裂隙网络模型 |
2.2.4 等效-离散耦合模型 |
2.3 本章小结 |
3 高外水压力隧洞渗流分析 |
3.1 渗流基本理论 |
3.1.1 达西定律 |
3.1.2 连续性方程 |
3.2 均质围岩隧洞简化模型的公式推导 |
3.2.1 基本假定 |
3.2.2 隧洞渗流量推导 |
3.3 隧洞渗流量影响分析 |
3.3.1 水头高度对渗流量的影响分析 |
3.3.2 围岩渗透性对渗流量的影响分析 |
3.3.3 注浆圈渗透性与厚度对渗流量的影响分析 |
3.3.4 初期支护渗透性与厚度对渗流量的影响分析 |
3.3.5 衬砌渗透性与厚度对渗流量的影响分析 |
3.4 本章小结 |
4 深埋隧洞外水压力影响因素分析 |
4.1 工程概况 |
4.1.1 概述 |
4.1.2 水文地质条件 |
4.2 数值模型的建立 |
4.2.1 模型的基本参数 |
4.2.2 建模过程及网格划分 |
4.3 外水压力计算结果分析 |
4.3.1 水头高度对衬砌外水压力影响分析 |
4.3.2 注浆圈渗透性和厚度对外水压力影响分析 |
4.3.3 初期支护渗透性和厚度对外水压力影响分析 |
4.3.4 衬砌渗透性和厚度对外水压力影响分析 |
4.4 隧洞渗流量与外水压力关系分析 |
4.4.1 衬砌内渗流量与外水压力关系分析 |
4.4.2 管片内渗流量与外水压力关系分析 |
4.5 本章小结 |
5 深埋隧洞围岩稳定、复合衬砌受力分析 |
5.1 深埋隧洞主要工程地质问题研究 |
5.1.1 软岩变形问题 |
5.1.2 岩爆问题 |
5.1.3 突涌水问题 |
5.1.4 塌方问题 |
5.2 计算断面及参数 |
5.3 围岩稳定及衬砌结构应力变形计算结果分析 |
5.3.1 围岩变形分布云图 |
5.3.2 初期支护应力分布云图 |
5.3.3 衬砌应力、变形分布云图 |
5.3.4 管片应力分布云图 |
5.4 回填豆砾石灌浆减载作用分析 |
5.4.1 豆砾石压缩变形性能 |
5.4.2 豆砾石灌浆厚度对管片应力、变形的影响 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间的研究成果 |
(6)大断面隧道塌方机理与安全性控制研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 隧道塌方调查和分类研究 |
1.2.2 隧道开挖面稳定性研究 |
1.2.3 隧道拱顶塌方研究 |
1.2.4 隧道塌方安全性控制研究 |
1.3 研究中存在的问题 |
1.4 论文主要研究对象及内容 |
1.4.1 研究对象 |
1.4.2 研究内容 |
1.5 研究方法及技术路线 |
2 隧道开挖面失稳塌方机理研究 |
2.1 隧道塌方安全事故统计分析 |
2.1.1 隧道塌方安全事故特征 |
2.1.2 隧道塌方安全事故类型 |
2.2 有限元极限分析法 |
2.2.1 有限元极限分析法原理 |
2.2.2 有限元极限分析法数值软件 |
2.2.3 开挖面安全性分析 |
2.3 深埋隧道开挖面典型失稳模式及其塌方演化机理 |
2.3.1 开挖面前倾冒落式失稳 |
2.3.2 开挖面后倾冒落式失稳 |
2.3.3 开挖面正面挤出式失稳 |
2.3.4 开挖面安全性影响因素分析 |
2.3.5 开挖面失稳塌方极限状态参数确定方法 |
2.4 洞口段隧道开挖面失稳模式及其塌方演化机理 |
2.4.1 边坡安全性及其影响因素分析 |
2.4.2 洞口段隧道开挖面滑移式失稳 |
2.5 本章小结 |
3 隧道后关门塌方机理研究 |
3.1 隧道围岩开挖损伤机理 |
3.1.1 围岩开挖损伤特性 |
3.1.2 围岩开挖损伤特性预测 |
3.1.3 围岩损伤特性影响因素及控制措施 |
3.2 深埋隧道拱顶塌方机理 |
3.2.1 深埋隧道拱顶塌方机理 |
3.2.2 深埋隧道拱顶渐进性塌方机理 |
3.3 浅埋偏压隧道拱顶塌方机理 |
3.3.1 浅埋偏压隧道拱顶塌方范围确定 |
3.3.2 坡面平行型隧道拱顶塌方机理 |
3.4 基于虚拟支护力的隧道塌方位置确定方法 |
3.4.1 围岩特性曲线 |
3.4.2 围岩纵向变形曲线 |
3.4.3 虚拟支护力纵向分布曲线 |
3.4.4 虚拟支护力纵向分布特性与塌方位置分析 |
3.5 本章小结 |
4 隧道塌方安全性控制原理研究 |
4.1 隧道开挖面失稳塌方安全性控制 |
4.1.1 隧道开挖面失稳塌方安全性控制措施 |
4.1.2 超前支护和超前加固分析模型 |
4.1.3 管棚超前预支护作用机理 |
4.1.4 管棚-初支钢拱架“棚架”体系安全性 |
4.1.5 钢拱架拱脚处围岩承载力 |
4.1.6 钢拱架-锁脚锚管联合承载特性 |
4.2 隧道后关门塌方安全性控制 |
4.2.1 隧道拱顶塌方预控制 |
4.2.2 隧道拱顶塌方过程控制 |
4.2.3 隧道拱顶塌方协同控制 |
4.3 本章小结 |
5 隧道塌方安全性控制工程应用 |
5.1 隧道塌方安全性控制措施和控制要点 |
5.2 洞口段隧道开挖面失稳塌方安全性控制工程应用 |
5.2.1 工程概况 |
5.2.2 隧道开挖面失稳塌方安全性控制措施 |
5.2.3 监测方案和安全性控制效果分析 |
5.3 超大断面隧道后关门塌方安全性控制工程应用 |
5.3.1 工程概况 |
5.3.2 隧道后关门塌方安全性控制措施 |
5.3.3 安全性控制效果分析 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 主要创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(7)中部引黄工程输水隧洞涌水综合治理方案的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 隧洞涌水危害 |
1.2.1 隧洞地下水主要来源 |
1.2.2 隧洞涌水分类 |
1.2.3 隧洞涌水的不良影响 |
1.3 国内外研究现状 |
1.4 目前隧洞涌水量的预测及其主要治理措施 |
1.4.1 涌水量的预测方法 |
1.4.2 隧洞涌水主要治理措施 |
1.5 目前隧洞施工的超前地质预报工作 |
1.5.1 隧洞施工过程中超前地质预报的工作内容 |
1.5.2 超期地质预报的几种方法介绍 |
1.6 本文研究内容 |
第二章 中部引黄工程概况 |
2.1 工程基本情况 |
2.2 工程施工难度及特点 |
第三章中部引黄工程3#隧洞TBM标段TBM施工涌水治理方案 |
3.1 工程概况 |
3.1.1 地貌状况 |
3.1.2 水文地质 |
3.1.3 工程地质 |
3.2 涌水量估算 |
3.3 TBM1 标涌水洞段基本情况 |
3.3.1 地层岩性 |
3.3.2 地质构造 |
3.3.3 水文地质 |
3.3.4 工程地质评价 |
3.3.5 隧洞设计涌水量估算 |
3.3.6 已揭露地层情况 |
3.3.7 超前地质预报情况分析 |
3.4 TBM施工过程中涌水情况 |
3.5 涌水排水处理优化方案 |
3.5.1 反坡排水整体方案 |
3.5.2 后配套机泵配置优化 |
3.5.3 优化后排水系统 |
3.5.4 主洞阶梯坝排水系统 |
3.5.5 隧洞排水系统供电优化 |
3.6 涌水堵水处理方案 |
3.6.1 掌子面侧壁堵水方案 |
3.6.2 掌子面超前注浆方案 |
3.6.3 注浆堵水效果 |
3.7 本章小结 |
第四章 中部引黄工程西干施工23 标钻爆法施工涌水治理方案 |
4.1 工程概况 |
4.1.1 工程完成情况 |
4.1.2 前期勘察工作量布置及地质概况 |
4.1.3 剩余段地质情况及评价 |
4.1.4 隧洞涌水量分析 |
4.1.5 已开挖段涌(渗)水量估算 |
4.2 排水实施方案 |
4.2.1 实施原则 |
4.2.2 支洞排水布置(水泵选型、水泵、管线布置) |
4.2.3 主洞排水布置 |
4.2.4 排水能力 |
4.2.5 水泵、管道计算论证 |
4.2.6 施工供电分析 |
4.2.7 主要设备、材料配置 |
4.3 堵水处理方案 |
4.3.1 洞内涌水情况 |
4.3.2 8#支洞下游掌子面补充地质勘探情况 |
4.3.3 灌浆设备及材料要求 |
4.3.4 灌浆相关指标 |
4.3.5 掌子面超前预灌浆施工 |
4.4 本章小结 |
第五章 结论 |
参考文献 |
攻读工程硕士学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(8)基于ANSYS的吉林省中部九德支线引水隧洞衬砌结构有限元分析(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 论文研究的目的和意义 |
1.2 国内外水工隧洞的围岩衬砌支护理论研究发展 |
1.2.1 古典压力理论阶段 |
1.2.2 散体压力理论阶段 |
1.2.3 现代支护理论阶段 |
1.3 围岩稳定分析理论方法 |
1.4 本文研究的主要内容及技术路线 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
1.5 本章小结 |
2 水工隧洞衬砌及有限元理论分析 |
2.1 水工隧洞衬砌介绍 |
2.1.1 水工隧洞的断面形式 |
2.1.2 隧洞衬砌的类型 |
2.2 衬砌边值问题数值解法原理 |
2.3 水工引水隧洞结构中的非线性问题 |
2.4 本章小结 |
3 有限元基本理论分析 |
3.1 有限元法理论概述 |
3.1.1 有限元分析的概念 |
3.1.2 有限单元法的分析过程 |
3.2 ANSYS软件概述 |
3.2.1 ANSYS软件简介 |
3.2.2 ANSYS软件的主要功能 |
3.2.3 ANSYS软件的分析步骤 |
3.2.4 ANSYS软件的分析流程图 |
3.3 本章小结 |
4 九德支线典型洞段实例分析 |
4.1 九德支线工程概况 |
4.2 九德支线工程水工引水隧洞研究区工程地质环境 |
4.2.1 地形地貌 |
4.2.2 地层岩性及地质构造 |
4.2.3 地质构造、地震及标准冻结深度 |
4.2.4 水文地质 |
4.2.5 隧洞工程概况 |
4.3 内力计算及理正分析 |
4.4 有限元分析方式及模型建立 |
4.4.1 单元的“激活”与“杀死”技术 |
4.4.2 单元“激活”与“杀死”技术的基本原理 |
4.4.3 计算工况的选取 |
4.4.4 有限元模型的建立 |
4.5 开挖和支护过程的模拟 |
4.5.1 边界条件的确定 |
4.5.2 采用的方法 |
4.5.3 0+320断面计算结果 |
4.5.4 1+200断面计算结果 |
4.5.5 计算成果对比分析 |
4.6 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
攻读硕士学位期间参加的学习实践及发表的学术论文 |
1.参加实践环节 |
2.硕士期间发表的学术论文 |
致谢 |
参考文献 |
(9)滇中元谋—绿汁江断裂带对凤凰山隧洞围岩稳定性影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 引言 |
1.1 选题依据及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 隧洞围岩稳定性研究现状 |
1.2.2 断层区域隧洞围岩稳定性研究现状 |
1.3 研究内容与技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 研究思路及技术路线 |
第2章 研究区工程地质条件 |
2.1 地形地貌 |
2.2 地层岩性 |
2.2.1 地层与沉积构建 |
2.2.2 岩浆活动 |
2.2.3 变质作用 |
2.3 地质构造 |
2.3.1 大地构造单元 |
2.3.2 主要断裂及其活动性 |
2.3.3 区域地球物理场与深部构造 |
2.3.4 地层产状特征 |
2.3.5 主要节理裂隙发育特征 |
2.4 水文地质 |
2.4.1 水文地质条件概述 |
2.4.2 水文地质单元分类 |
2.4.3 地下水类型 |
2.4.4 主要地下储水体 |
2.5 新构造运动和地震 |
2.5.1 新构造运动 |
2.5.2 地震 |
第3章 元谋-绿汁江断裂带工程地质特性研究 |
3.1 断裂带结构构造特征 |
3.2 断裂带水文地质特征 |
3.3 断裂破碎带物理力学特性 |
3.3.1 断裂破碎带物理特性 |
3.3.2 断裂破碎带力学特性 |
3.4 断裂带两侧江底河组钙质泥岩(K2j3)力学特性 |
3.4.1 江底河组钙质泥岩单轴压缩试验 |
3.4.2 江底河组钙质泥岩三轴压缩试验 |
3.5 断裂带活动性与工程抗震 |
3.5.1 断裂带活动特点与震级、变形量 |
3.5.2 断裂带活动性对工程的影响分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 断裂带倾角对隧洞围岩稳定性影响数值分析 |
4.1 围岩稳定性评判方法 |
4.2 数值模型建立 |
4.2.1 数值模拟软件的选择 |
4.2.2 隧洞模型建立 |
4.2.3 计算假定及参数选取 |
4.2.4 隧洞支护设计及掘进工序模拟 |
4.3 无超前加固条件下计算结果分析 |
4.3.1 围岩竖向位移分析 |
4.3.2 围岩水平位移分析 |
4.3.3 围岩塑性区分析 |
4.4 超前加固条件下计算结果分析 |
4.4.1 围岩竖向位移分析 |
4.4.2 围岩水平位移分析 |
4.4.3 围岩塑性区分析 |
4.5 有无超前加固分析结果对比 |
4.5.1 拱顶沉降位移对比 |
4.5.2 边墙水平位移对比 |
4.6 本章小结 |
第5章 凤凰山隧洞穿越断裂带施工对围岩稳定性影响分析 |
5.1 施工开挖进尺优化 |
5.1.1 工况模拟 |
5.1.2 围岩位移分析 |
5.1.3 初支结构应力分析 |
5.2 断裂带宽度对隧洞围岩稳定性影响数值分析 |
5.2.1 围岩位移分析 |
5.2.2 围岩应力场分析 |
5.2.3 围岩塑性区分析 |
5.3 隧洞穿越断裂带施工处理 |
5.3.1 施工原则 |
5.3.2 施工方法 |
5.4 本章小结 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间取得学术成果 |
(10)高地应力层状软岩隧道围岩变形机理与支护结构体系力学行为研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 软岩隧道大变形机理及其预测分级 |
1.2.2 软岩力学特性及其损伤演化机理 |
1.2.3 软岩隧道支护结构力学行为及其承载机理 |
1.2.4 全生命周期隧道结构安全性能演化 |
1.3 现有研究的不足 |
1.4 研究内容与技术路线 |
1.4.1 依托工程 |
1.4.2 研究内容 |
1.4.3 研究方法与技术路线 |
第2章 不同性质软岩力学特性及能量损伤演化机理研究 |
2.1 引言 |
2.2 岩性对软岩力学特性及其损伤演化机理的影响 |
2.2.1 试样制备与试验方案 |
2.2.2 砂岩与泥岩力学特性对比分析 |
2.2.3 砂岩与泥岩遇水软化特性对比分析 |
2.2.4 砂岩与泥岩的单轴蠕变损伤对比分析 |
2.2.5 砂岩与泥岩的能量损伤演化机理分析 |
2.3 层理构造对软岩力学特性及其损伤演化机理的影响 |
2.3.1 试样制备与试验方案 |
2.3.2 不同层理方向下千枚岩力学特性及破坏模式分析 |
2.3.3 不同含水状态下千枚岩力学特性及破坏模式分析 |
2.3.4 基于能量机制的碳质千枚岩损伤演化过程分析 |
2.4 高围压对软岩力学特性及其损伤演化机理的影响 |
2.4.1 试样制备与试验方案 |
2.4.2 碳质板岩力学特性及其破裂演化过程 |
2.4.3 碳质板岩储能与释能的演化过程分析 |
2.4.4 碳质板岩损伤演化机理及其能量脆性评价 |
2.5 本章小结 |
第3章 高地应力层状软岩隧道变形特性及预测分级研究 |
3.1 引言 |
3.2 高地应力层状软岩隧道变形破坏特征分析 |
3.2.1 非对称变形破坏机理 |
3.2.2 水平层状围岩隧道变形特征 |
3.2.3 斜倾层状隧道变形特征 |
3.2.4 陡倾层状隧道变形特征 |
3.3 隧道变形特性与地应力的相关性分析 |
3.4 隧道变形特性与围岩强度的相关性分析 |
3.5 隧道变形特性与埋深的相关性分析 |
3.6 高地应力层状软岩隧道大变形预测分级 |
3.7 本章小结 |
第4章 高地应力层状软岩隧道支护结构施工期力学行为 |
4.1 引言 |
4.2 隧道健康监测技术与现场测试方案 |
4.2.1 隧道结构长期健康监测技术 |
4.2.2 现场测试方案与典型断面选取 |
4.3 软弱围岩对支护结构受力特性的影响分析 |
4.3.1 卓克基隧道工程地质背景 |
4.3.2 围岩接触压力 |
4.3.3 钢拱架应力分析 |
4.3.4 二次衬砌受力分析 |
4.4 地形偏压对支护结构受力特性的影响分析 |
4.4.1 日地隧道工程地质背景 |
4.4.2 围岩接触压力 |
4.4.3 钢拱架应力分析 |
4.4.4 二次衬砌受力分析 |
4.5 断层破碎带对支护结构受力特性的影响分析 |
4.5.1 紫石隧道工程地质背景 |
4.5.2 围岩接触压力 |
4.5.3 钢拱架应力分析 |
4.5.4 二次衬砌受力分析 |
4.6 高地应力对支护结构受力特性的影响分析 |
4.6.1 二郎山隧道工程地质背景 |
4.6.2 围岩接触压力 |
4.6.3 二次衬砌受力分析 |
4.7 层理构造对支护结构受力特性的影响分析 |
4.7.1 鹧鸪山隧道工程地质背景 |
4.7.2 围岩接触压力分析 |
4.7.3 钢拱架应力分析 |
4.7.4 二次衬砌受力分析 |
4.8 本章小结 |
第5章 高地应力层状软岩隧道非对称挤压特性与双层初期支护承载机理研究 |
5.1 引言 |
5.2 高地应力层状软岩隧道非对称变形破坏机理 |
5.2.1 层状软岩隧道变形破坏模式及其影响因素 |
5.2.2 鹧鸪山隧道非对称变形破坏特征 |
5.3 高地应力层状软岩隧道非对称支护结构力学行为 |
5.3.1 离散元模拟方法与模型的建立 |
5.3.2 侧压力系数对力学行为的影响 |
5.3.3 层理角度对力学行为的影响 |
5.3.4 层理厚度对力学行为的影响 |
5.3.5 剪应力场对力学行为的影响 |
5.3.6 鹧鸪山隧道非对称支护结构力学行为机理分析 |
5.4 双层初期支护方法在高应力层状软岩隧道中的应用 |
5.4.1 围岩变形破坏规律及其诱发因素分析 |
5.4.2 单层初期支护方法的承载机理与力学行为 |
5.4.3 双层初期支护方法的承载机理与力学行为 |
5.5 基于流变损伤演化模型的双层初期支护承载机理研究 |
5.5.1 一种层状岩体流变损伤演化本构模型 |
5.5.2 基于智能算法的围岩流变参数辨识 |
5.5.3 考虑流变损伤的双层初期支护力学性能分析 |
5.6 本章小结 |
第6章 基于围岩流变效应的隧道结构长期安全性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 鹧鸪山隧道支护结构受力现场实测结果分析 |
6.2.1 围岩压力实测结果分析 |
6.2.2 钢拱架应力实测结果分析 |
6.2.3 二次衬砌轴力与弯矩实测结果分析 |
6.2.4 二次衬砌安全系数结果分析 |
6.3 考虑软岩流变效应的隧道结构长期安全分析 |
6.3.1 流变模型与数值模型的建立 |
6.3.2 流变模型参数的辨识分析 |
6.3.3 隧道结构长期安全性分析 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 研究成果与主要结论 |
7.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表论文及科研成果 |
攻读博士学位期间参加科研情况 |
四、水工隧洞软弱破碎富水地层混凝土裂缝浅析与预防(论文参考文献)
- [1]富水环境下水工隧洞渗流计算及结构外水压力研究[D]. 黄红元. 重庆交通大学, 2021(02)
- [2]富水岩溶隧道渗流特征及岩溶防治技术研究[D]. 冯伟. 安徽理工大学, 2021(02)
- [3]高水压深竖井衬砌受力特征及支护技术研究[D]. 姚夏壹. 北京交通大学, 2021(02)
- [4]富水隧道施工期地下水运移特征模拟及水环境效应[D]. 张洪伟. 兰州交通大学, 2021(01)
- [5]高外水压力隧洞渗流分析与复合衬砌受力研究[D]. 尚星航. 兰州交通大学, 2021(02)
- [6]大断面隧道塌方机理与安全性控制研究[D]. 李奥. 北京交通大学, 2020(02)
- [7]中部引黄工程输水隧洞涌水综合治理方案的研究[D]. 王鑫. 太原理工大学, 2020(01)
- [8]基于ANSYS的吉林省中部九德支线引水隧洞衬砌结构有限元分析[D]. 刘迪. 华北水利水电大学, 2020(01)
- [9]滇中元谋—绿汁江断裂带对凤凰山隧洞围岩稳定性影响研究[D]. 李万才. 成都理工大学, 2020(04)
- [10]高地应力层状软岩隧道围岩变形机理与支护结构体系力学行为研究[D]. 陈子全. 西南交通大学, 2019