隧道入口段深长裂缝形成及变形机制探讨

隧道入口段深长裂缝形成及变形机制探讨

一、某隧道进口段深长裂缝形成及变形机理的探讨(论文文献综述)

屠文锋[1](2021)在《爆破动力诱发裂隙岩体破坏突水机理与过程调控方法》文中研究说明隧道对我国“交通强国”战略和“一带一路”倡议的实施具有关键性支撑作用。未来10年间将新建数万公里隧道,其建设规模和难度不断增大。由于地下水及其储存构造-溶洞、断层等重大灾害源普遍赋存,隧道施工中突涌水灾害频发,严重制约着隧道安全施工与高效建设。针对隧道安全施工面临的基础理论难题与重大技术挑战,由于人们对爆破扰动下隧道突涌水机理的科学认识不足,缺少有效的灾害过程调控方法,难以实现突涌水灾害主动防控。围绕爆破动力诱发裂隙岩体破坏突水机理与过程控制,本研究采用理论与模拟试验相结合的研究方法,提出了岩体爆破物理模拟与数值试验方法,建立了爆破动力扰动下隔水岩体破坏突水判据和防突最小安全厚度计算方法,系统剖析突水动力灾变演化过程,建立了考虑爆破扰动作用的突涌水过程调控机制,获得以下成果。(1)基于高压脉冲致裂原理与岩体爆破冲击理论,建立了炸药质量与非炸药式激发能量关联关系,提出了高压脉冲致裂定量模拟爆破动力的方法,破解了以往无法精确模拟爆破动力的难题。基于离散元颗粒动力接触膨胀荷载法与动刚度计算方法,引入爆炸正弦应力波加载方法,并通过叠加原理动态更新计算过程,建立了裂隙岩体三维爆破模拟方法。采用二维管道域模型对预制裂隙施加恒定水压力,并与爆炸荷载耦合作用,实现了爆炸冲击作用下含水裂隙的扩展模拟。针对不同裂隙初始水压力、爆炸荷载条件,开展了单次与循环爆破作用下裂隙岩体破坏过程模拟,揭示了爆破动力-水压作用下的裂隙岩体变形破坏规律。(2)基于爆破动力物理模拟试验方法,研制了含水裂隙动力损伤性能测试系统,由爆破动力模拟与测试装置、裂隙内水压加载与监测装置、内裂隙损伤与外裂缝扩展监测装置组成,实现了含水裂隙动力损伤测试的定量表征。针对不同爆破强度、裂隙初始水压、加载围压和爆破距离试验条件下的大尺度类岩石试件,开展了多组含水裂隙与干燥裂隙爆破动力损伤对比试验,发现了爆破诱发含水裂隙水压内升与应变振荡现象。相同初始水压下,水压内升幅值随爆破强度增大呈对数型增长,而对于动态应变幅值则呈S型增长。相同爆破强度下,水压内升幅值随初始水压增大呈S型增长,而对于动态应变幅值则呈指数型增长。随着爆破距离增加,水压内升幅值和动态应变幅值均呈反比例降低。随着加载围压的增大,裂隙水压内升与动态应变幅值均呈指数型增长。(3)对于有限边界方形试件,裂隙内水压较低时,唯有单次大当量爆破才能导致爆心处新生裂纹即刻贯通至含水裂隙。裂隙内水压较高时,单次大当量爆破会导致爆生裂隙与预制裂隙瞬时贯通并延伸至边界。爆破冲击诱发的裂隙内水压内升导致裂隙岩体有效应力改变,进一步影响岩体应力分布状态,促使含水裂隙萌生、起裂、扩展与贯通,并影响着含水裂纹的扩展模式。(4)基于裂隙岩体细观破坏特征分析,建立了反映岩体内部不均质性诱发的局部渐进破坏应力-渗流耦合模型。基于含水裂隙动力扩展模型,计算爆破-水压作用下裂隙压剪与拉剪动态应力强度因子,建立了隧道裂隙岩体动力破坏突水判据,提出了基于安全系数的隧道施工安全指导方法。基于裂隙岩体爆破动力模拟试验新认知,提出了隧道防突结构破坏的科学分区:开挖破坏区、渗透破坏区和层裂破坏区,揭示了裂隙岩体渐进破坏力学机制。(5)开挖破坏区受爆破扰动、卸荷以及原始损伤累积影响,通过计算由岩体波速降低率得到的强度折减系数来动态修正岩体扰动系数,建立了考虑循环爆破动力扰动的开挖破坏区厚度计算方法。爆炸应力波传播至前方充水溶洞等灾害源边界时,临空面岩体产生拉破坏,致使临近的防突岩体呈现明显的层裂破坏区,考虑爆炸应力波反射作用,建立了爆破扰动、水压作用下层裂破坏区厚度的计算方法。防突岩体中间为渗透破坏区,受富含水的层裂破坏区的强渗透影响出现塑性破坏区域,基于渗流微分方程和平衡微分方程,建立了层裂区水压传递下的渗透破坏区计算方法。上述分区均有效考虑了爆破动力扰动,通过叠加计算来确定隧道防突最小安全厚度,解决了以往分区未全部考虑爆破影响和计算值偏保守的问题,对类似隧道施工安全具有重要指导作用。(6)基于隧道工程地质信息判识与风险动态评估信息,融入防突结构性能评估与以光纤激光微震为载体的多元信息融合监测,提出了四阶段施工动态决策模型:地质基础判识→突水概率评估→防突性能分析→危害量级评判。利用综合权重确定方法得到突涌水主控因素,基于D-S证据理论融合分析,构建了多指标施工决策模型与决策标准。以防突结构性能调节为目标,针对不同灾害源与隧道未来开挖轮廓范围位置关系,建立了防突结构性能过程调控模型,实现了重大突涌水灾害的过程分析与科学决策。

高成路[2](2021)在《隧道开挖卸荷作用下岩体破坏突水近场动力学模拟分析方法》文中进行了进一步梳理突水灾害严重制约着我国隧道及地下工程建设向更高质量、更高效率迈进,成为交通强国战略目标实现道路上的一道阻碍。深入认识突水灾变演化过程及其灾变机理,是解决隧道施工安全防控难题的理论基础。近年来,随着计算机技术的飞速发展和数值分析方法的广泛应用,利用数值模拟手段解决工程建设难题、再现地质灾害演化过程、揭示灾变过程中关键信息演化规律逐渐成为了研究热点,也为科学认识隧道突水灾变演化过程提供了解决思路。本文以隧道开挖卸荷作用下岩体破坏突水近场动力学模拟分析方法为主要研究目标,针对隔水岩体在隧道开挖卸荷与地下水渗流综合作用下发生的渐进破坏过程,利用基于非局部作用思想的近场动力学方法,采用理论分析、数学推导、程序研发、算例验证以及工程应用等手段,通过将近场动力学在模拟固体材料连续-非连续变形损伤与地下水渗流两方面的优势相结合,建立了描述流体压力驱动作用下裂隙岩体流-固耦合破坏过程的近场动力学模拟分析方法,并提出了描述隧道开挖卸荷效应的物质点休眠法与三维高效求解的矩阵运算方法,构建了考虑卸荷效应的应力-渗流近场动力学模拟方法,成功应用于典型岩溶隧道突水灾变过程模拟,揭示了不同影响因素对隔水岩体渐进破坏突水灾变演化过程的影响规律,为隧道突水等相关地质灾害的预测预警及安全防控提供了重要的研究手段。(1)岩体往往是由节理裂隙等不连续结构面切割而成的岩块构成的,存在明显的不连续变形特征。据此,通过引入描述节理裂隙强度弱化效应的折减系数建立了节理裂隙岩体强度折减本构模型,通过引入反映物质点不可压缩效应的短程排斥力和反映材料非均质特性的Weibull分布函数建立了描述材料在压缩荷载作用下发生非均匀破坏的近场动力学基本控制方程,并且自主研发了基于矩阵运算的三维近场动力学高效求解方法和程序,实现了近场动力学在节理裂隙岩体压缩破坏过程中的有效模拟。(2)裂隙岩体流-固耦合破坏机制是隧道岩体破坏突水灾变演化过程模拟的关键。据此,基于近场动力学非局部作用思想,建立了模拟地下水渗流的等效连续介质、离散裂隙网络介质以及孔隙-裂隙双重介质近场动力学模拟方法,结合有效应力原理,提出了反映固体材料变形破坏与地下水渗流耦合作用的物质点双重覆盖理论模型,建立了模拟裂隙岩体水力压裂过程的近场动力学流-固耦合模拟方法,揭示了裂隙岩体水力压裂过程中应力-渗流-损伤耦合作用机制。(3)开挖卸荷是诱发隧道围岩损伤破坏及突水的主要原因,目前近场动力学方法尚未在岩土工程领域广泛应用,且缺乏描述围岩卸荷过程的理论与方法。据此,提出了模拟隧道开挖卸荷效应的物质点休眠法,通过与工程现场观测数据及前人研究结果进行对比,验证了该方法在模拟隧道开挖损伤区演化规律方面的有效性和可靠性,进而建立了考虑卸荷效应的应力-渗流近场动力学模拟方法,实现了应力-渗流耦合作用下节理地层隧道开挖损伤区分布位置及形态的有效预测,为隧道施工过程岩体破坏突水灾变模拟提供了有效的数值方法。(4)隧道岩体破坏突水是不良地质构造与地下工程活动综合作用下发生的一种典型的连续-非连续动态变化过程,对数值模型的建立和求解提出了更高的要求。据此,应用自主研发的基于矩阵运算的考虑卸荷效应的应力-渗流近场动力学模拟方法及程序,依托歇马隧道典型溶洞突水案例,实现了模型试验尺度岩溶隧道施工过程中隔水岩体在开挖卸荷与地下水渗流综合作用下,开挖损伤区与渗透损伤区接触-融合-贯通直至突水通道形成的全过程模拟。(5)岩溶隧道突水灾变机理十分复杂,正确认识突水灾变发生条件与影响规律是突水灾害防控的基础。据此,依托歇马隧道工程实例,开展了工程尺度岩溶隧道突水灾变过程模拟,通过对比分析不同影响因素条件下隔水岩体渐进破坏与突水通道形成过程,揭示了溶洞发育规模、溶洞水压力、围岩材料性能和隧道埋深等因素对突水灾变过程的影响机制,通过防突结构最小安全厚度和突水防控措施分析,为岩溶隧道突水灾害预测预警及安全防控提供了科学指导。(6)近场动力学凭借其模拟材料损伤破坏的独特优势,在岩土工程领域拥有巨大的应用潜力,但是目前尚无成熟的数值仿真软件推广应用。据此,基于自主研发的考虑卸荷效应的应力-渗流近场动力学模拟方法及程序,利用C++与Matlab混合编程技术,开发了具有自主知识产权的界面友好、操作方便、扩展性强的适用于岩土工程问题的专业数值仿真软件——近场动力学工程仿真实验室(PESL),为近场动力学在岩土工程及其他领域的推广应用提供了借鉴。

张洪伟[3](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。

李志强[4](2021)在《隧道突水岩体破裂应力-渗流演化的试验与机理研究》文中研究指明随着国家经济快速发展,我国已成为世界上隧道修建速度最快、规模最大、难度最高的国家。为了维护国家安全统一和进一步完善国家交通网络,随着“川藏铁路”工程及“一带一路”战略的推进,地形地质条件极端复杂的西南山区与强岩溶地区逐渐成为重大工程的建设重心,这些隧道工程普遍具有埋深大、洞线长、水文地质条件复杂等显着特点。在地质调查阶段往往很难对隧道沿线的地质条件进行详细准确探查,这大大增加了隧道施工期发生突水突泥等重大灾害的风险,成为影响安全、制约工程进度和费用的关键因素,隧道开挖扰动和高渗压作用下围岩损伤渗流灾变是诱发隧道突水的重要原因。本文以深长隧道中突水突泥灾害为研究对象,综合采用理论研究、数值模拟、室内试验和模型试验等手段,围绕隧道突水灾害防灾减灾这一科学难题,主要开展了隧道突水岩体破裂应力-渗透演化机理的研究,取得了以下研究成果:(1)分析了施工扰动下隔水岩体应力特征,提出了基于应力场演化的隔水岩体“三带”划分方法,基于MTS开展了加卸载应力路径下隔水岩体应力-渗流演化试验,分析了不同加卸载速率对岩体强度、变形特性的影响,确定了岩体渐进破坏过程中的特征应力,研究了岩体渐进破坏过程中能量演化规律及岩石变形与渗透率演化的关联特征,分析了高渗压作用下岩体破坏蠕变断裂,认为高渗压是导致岩体破坏的重要原因。(2)创新地设计了一种模拟高压流体激活裂隙岩体的实验方法,开展了水-力耦合作用下单裂隙岩体的剪切渗流试验,获取了不同围压下裂隙滑移前后渗透率的演化规律,裂隙渗透率受到裂隙粗糙度、有效应力、剪切位移的共同影响,分析了围压作用下高渗压、剪切位移及裂隙渗透率的联动演化机制,有效应力越大、裂隙渗透率越小;当有效应力恒定时,剪切位移存在一个临界阈值影响着渗透率的变化,提出了极小剪切位移作用下单裂隙岩体渗透率演化模型,解释了剪切位移作用下单裂隙岩体渗透率的演化规律。(3)基于三维流固耦合相似理论,研发了满足岩体水理、物理性质的流固耦合相似材料,创新了高水压加载密封技术,研制了可模拟复杂地质条件下隧道开挖渗流变化的试验系统,结合相似材料及模型系统,开展了隧道突水岩体渗透破坏模型试验,研究了不同渗流压力下岩体渗流场分布规律,获取了隔水岩体破裂型突水灾害中应力、渗流演化趋势,揭示了隧道开挖过程中隔水岩体应力-渗流演化规律。(4)分析了隔水岩体结构及其突水破坏类型,开展了岩体应力-损伤-渗流理论分析,通过孔隙率表征岩体的损伤变量,分析了岩体渐进破坏过程中岩体渗透率随损伤变量的演化规律。基于断裂力学,研究了单裂纹、多裂纹的水压劈裂特征及临界水压,研究了应力系数,裂纹倾角对临界水压的影响。基于数值模拟研究了施工过程中隔水岩体的应力演化特征,分析了开挖扰动及高渗压对岩体防突能力的影响,揭示了开挖扰动及高渗压作用下隔水岩体渗透破坏突水机理。本文研究成果有益于充实隧道突水渗透致灾理论体系,为隧道工程突水突泥灾害的防灾减灾提供科学依据和理论支撑。

田洪肖[5](2020)在《艰险山区浅埋偏压小净距隧道施工优化分析》文中研究指明随着我国国民经济的迅速发展,隧道工程因为其不但能在空间上缩短人们出行的距离,而且大大减少了人们的出行时间,所以在我国得到了迅速的发展。本文以峨汉隧道双桥村浅埋进口段偏压小净距隧道工程为背景,结合现场勘察资料,采用理论分析、数值模拟计算和现场监控量测相结合的方法,对V级围岩情况下浅埋偏压小净距隧道的施工优化进行了分析,并得到以下结论:(1)以现有小净距隧道洞周围岩压力相关理论为基础,结合峨汉隧道双桥村进口段偏压地质情况推导了适用于本工程项目的浅埋偏压小净距隧道围岩压力计算公式,可以为以后此类浅埋偏压小净距隧道的设计和施工提供一定的参考。(2)通过对四种开挖方案进行数值模拟并对模拟结果进行分析得到,单侧壁导坑法和双侧壁导坑法无论是在控制地表沉降量和隧道关键点位移量,还是隧道围岩塑性区分布上都要明显优于台阶法和核心土法。从施工角度分析,单侧壁导坑法相对于双侧壁导坑的施工作业面更大,施工速度更快,施工成本也相对较低,综合考虑实际情况后建议优先选取单侧壁导坑法为主隧道施工方案。(3)从选取的四种不同开挖顺序工况模拟结果来看,工况2和工况4不管是拱顶沉降还是塑性区面积都要比工况1和工况3小,说明先开挖隧道同一侧的导洞有利于进一步释放隧道拱顶围岩应力,使另一侧导洞所承担的围岩应力减小,最终该导洞在开挖过程中不会产生较大拱顶沉降。应用灰色关联度理论对各工况下浅埋偏压小净距隧道开挖顺序进行定量评价,根据数值模拟得出不同开挖方案的围岩位移变化及塑性区体积的大小进行灰色关联度分析,最终得到各工况下关联度大小为:工况2>工况1>工况3>工况4。关联度越大,表明评价工况与理想工况的接近程度越高,所以工况2所示开挖顺序为最优开挖顺序。(4)通过敏感性分析法对各初期支护参数对各监测点围岩位移进行分析,得到三种初期支护对围岩位移的敏感度大小排序为:喷混厚度>锚杆间距>锚杆长度。根据敏感性分析法得到的结果对峨汉隧道双桥村浅埋偏压进口段隧道支护参数进行优化时,支护参数采用非对称分布布设,通过模拟优化方案与原方案进行对比,得到优化后的支护方案能够保证浅埋偏压进口段隧道在开挖过程中洞周围岩体的稳定,确保施工安全。

王庆[6](2020)在《隐伏溶洞对隧道衬砌结构受力特性的影响研究》文中指出隧道在经过岩溶地区时,施工阶段便会进行相应的岩溶处理,但是不免存在处理不完全或者没处理的隐伏溶洞,这将会对营运期隧道安全造成较大的威胁。隐伏溶洞会使隧道衬砌结构受力特性发生改变,致使衬砌结构长期处于受力不利状态,进而出现裂缝,最终导致隧道失稳破坏,威胁其运营安全,是目前营运期较为严重的病害问题。通过数值模拟软件建立存在隐伏溶洞的隧道模型,并将溶洞大小(R)、与隧道净距(S)以及不同方位角(溶洞位于隧道正上方(β=90°)、斜上方(β=45°)位置、水平面(β=0°)、斜下方(β=315°)、正下方(β=270°))视为三个特征因子,探究单溶洞在不同方位角下的敏感半径(Rcr)和敏感净距(Scr),以及单溶洞对隧道衬砌结构受力特性的影响,接着进一步研究双溶洞的不同组合形式(同一横断面和同一纵断面)对隧道衬砌结构受力特性的影响,并得到以下主要成果:(1)各种方位角下的单溶洞,敏感半径(Rcr)为3m,随着R的增大,衬砌的应力集中程度较大,衬砌受力处于不利状态,隧道的整体性变差,尤其是β=315°和β=270°位置,衬砌应力对于溶洞大小变化极其敏感,衬砌结构受力极不均匀,隧道将出现大量裂缝,失稳的风险大大增加。(2)当方位角β=90°、270°,R=3m时,随着与隧道净距(S)的增大(1m~7m),衬砌应力集中程度相对降低,但是对于衬砌而言,仍存在较为严重的应力集中现象,衬砌受力依旧不均匀,处于极其不利的状态,隧道将出现较多裂缝,影响其稳定性,但在S=7m之后,衬砌受力合理,隧道偏于安全,故敏感净距(Scr)为7m;当方位角β=45°、0°、315°,R=3m时,S小于3m时,衬砌应力集中程度较大,衬砌受力处于不利状态,隧道处于偏压状态,整体性较差,存在失稳的风险,但在S>3m之后,由于偏压影响减小,隧道整体性相对提高,失稳风险得到较大程度的降低,故敏感净距(Scr)为3m。(3)同一横断面双溶洞组合衬砌受力变化规律:当βA=90°、0°时,衬砌受力变化规律与单溶洞无差异;当βA=45°、270°、315°时,衬砌受力变化规律较单溶洞不利,隧道处于偏压状态,整体性较差,较易出现裂缝,存在较大的失稳风险。(4)同一纵断面双溶洞组合衬砌受力变化规律:①当双溶洞为βA=90°,βB=90°组合时,衬砌受力变化规律较单溶洞不利,但双溶洞净距(L)在增大到3m之后,衬砌受力规律基本和单溶洞相差无几;②当双溶洞为βA=45°,βB=45°组合时,衬砌受力变化规律较单溶洞不利,使得隧道整体性变差,衬砌会出现大量裂缝,隧道安全受到威胁,但在L=7m之后,衬砌受力规律与单溶洞无差异;③当双溶洞为βA=0°,βB=0°组合时,衬砌的应力集中程度较小,衬砌受力处于较为合理状态,衬砌受力规律与单溶洞无差异;④当双溶洞为βA=315°,βB=315°组合时,衬砌受力变化规律较单溶洞不利,衬砌受力处于极其不利的状态,衬砌结构较易出现裂缝,同时衬砌结构失稳的风险也相应增大,但在L=7m之后,衬砌受力变化规律与单溶洞无多大差异;⑤当双溶洞为βA=270°,βB=270°组合时,衬砌受力变化规律较单溶洞不利,变化幅度极大,衬砌应力集中程度极高,再加之此情况下溶洞的存在使得隧道整体性较差,衬砌结构受力极其不利,极易出现裂缝,同时衬砌结构失稳风险大大增加,隧道安全受到威胁。故工程设计中遇到βA=90°,βB=90°,βA=270°,βB=270°的双溶洞,隧道与其距离至少在3m以上,若遇到βA=45°,βB=45°,βA=315°,βB=315°的双溶洞,隧道与其距离至少在7m以上,若不幸无法避开,施工时应对溶洞进行灌浆处理,并对其附近的衬砌进行加厚处理,且营运期间必须定期对其进行检测,如果出现裂缝,必须及时进行治理加固,若遇到βA=0°,βB=0°的双溶洞,施工期只需对溶洞进行灌浆处理,营运期辅以定期检测,出现裂缝时进行加固处理即可。

焦庆磊[7](2020)在《降雨条件下隧道-滑坡相互作用规律研究》文中提出随着我国“一带一路”构想的提出,越来越多的高速公路、铁路在中西部山区建设,伴随着隧道建设规模和数量与日俱增,而隧道进出口段往往存在着“坡-隧”相互作用,为灾害易发地段。隧道的开挖破坏了边坡的应力平衡,大大降低边坡的稳定性,如遇降雨,会加剧边坡失稳。反过来,滑坡推力又作用于隧道衬砌上,致使隧道衬砌受剪破坏,轻则开裂变形,重则坍塌破坏。我们都知道在隧道修建过程中,一直存在“进洞难,出洞难”的说法,因此本文以大坪滑坡群孙家崖隧道为工程背景,开展隧道-滑坡相互作用规律研究,取得以下主要成果和认识:1.自主研制降雨及地下水渗流作用下隧道多功能模型试验系统,该系统为综合性试验平台,由人工降雨模拟装置、地下水渗流模拟装置、隧道开挖模拟装置、智能控制装置、数据采集系统等组成,可进行不同降雨过程的雨水入渗模式及“坡-隧”相互作用机理研究。2.以大坪滑坡群孙家崖隧道典型滑坡为工程背景,开展了三组降雨条件下隧道-滑坡体系相互作用的大型模型试验,获得了降雨过程中坡体含水率、土压力、渗压力、位移等变化规律,揭示滑坡失稳对隧道衬砌变形破坏影响规律,提出隧道在有无支护条件下进行开挖隧道-滑坡体系的破坏模式。3.通过开展三组降雨条件下隧道-滑坡体系相互作用的大型模型试验,获得了隧道-滑坡体系分别在建设期和运营期相互作用的破坏模式,揭示了隧道开挖、滑坡失稳两者之间的相互作用影响规律,总结出了降雨入渗造成边坡失稳破坏机理。4.通过数值模拟,揭示降雨过程中隧道-滑坡体系渗流场、位移场、应力场的变化规律,探讨降雨条件下滑坡失稳对隧道衬砌的影响规律,揭示降雨过程中隧道-滑坡体系稳定性演化机理,进一步验证了模型试验成果的可靠性和准确性。该论文有图89幅,表4个,参考文献138篇。

陆渊[8](2020)在《汶马高速薛城一号隧道进口边坡变形机理与处置对策研究》文中研究指明汶马高速公路为四川藏区第二条高速公路,是中国建设难度最大的高速公路之一,桥隧比高达86%。区域内地形高陡,深切峡谷纵横分布,千枚岩、板岩、片岩等变质软岩广泛出露,地质构造运动活跃,地震活动频繁,崩塌、滑坡、不稳定斜坡广泛分布。受限于地形条件,桥梁、隧道工程将难以避免地穿越这些不良地质体。因此,对汶马高速沿线,隧道穿越不稳定斜坡所出现的岩土工程问题与处置方案研究刻不容缓。薛城一号隧道开挖后,进口段边坡与隧道洞身不同位置出现了裂缝,且有变形持续增加的趋势,对隧道洞身和洞口外接的木卡大桥正常施工构成了威胁。本文以薛城一号隧道进口段边坡为研究对象,对场地的工程地质条件进行调查,完成了研究区的岩体质量研究,进行室内试验,结合工程经验,完成了岩体力学参数选取。对变形体发育规模与边界特征进行调查,掌握了坡体结构特征。通过对历史变形进行测量,并结合变形监测数据进行分析,掌握了边坡与隧道洞身变形分布时空规律,进一步提出了围岩—边坡相互作用的概念模型,并进行了变形分区与潜在危害性的定性评价。基于DEM建立了数值计算模型,对薛城一号隧道开挖前后,围岩—边坡体系的应力应变、位移变形特征进行了定量分析,在此基础上完成了对该体系的稳定性评价。最后,综合研究区的地质条件、施工现状与变形的成因机理,提出了具有针对性的防治措施,并使用数值计算与监测数据相结合的方式进行分析、验证。本论文的主要研究内容与取得的成果有:(1)对研究区进行了大量的现场勘查,查明了场地的地形地貌、岩性分布特征、水文地质条件、不良地质体分布以及人类工程活动情况。采用无人机对边坡进行了测绘,获取了场地的点云数据,使用Pix4D建立了地面高程模型(DSM)与数字正射影像(DOM),结合及计算成果,基于Smart3D建立了三维倾斜模型,采用三点法在三维倾斜模型上进行了结构面测量,最后将解译成果与地面调查成果相结合,统计了优势结构面。对岩体结构从边坡岩体结构类型和围岩结构类型两个方面进行了分类,全面掌握了薛城一号隧道进口边坡的岩体结构特征。进行了劈裂抗拉试验与单轴压缩试验,得到了岩体力学参数的定量数据。(2)结合前期分析成果,对边坡的坡体结构特征进行分析,认为薛城一号隧道进口边坡为倾倒变形体,进口段为极强倾倒区,分界线下部为强倾倒区,且隧道走向与坡面斜交,与层理走向小角度相交,进口段属浅埋段。通过对隧道开挖后的历史变形进行调查、测量,并结合GNSS监测数据,发现隧道开挖后,隧道进口上方岩体首先出现变形,变形量最大,坡表、隧道洞身出现裂缝的时间稍滞后,位移量值相对较小,且变形主要集中于极强倾倒区。对围岩—边坡体系的变形机制进行了分析,提出了相互作用地质概念模型,为数值计算提供了分析基础。(3)对地面高程模型(DSM)进行滤波处理,获取了数字高程模型(DEM),结合地质概念模型,建立了数值计算模型。运用Flac3D对隧道施工前后进行了三维数值计算,得到了隧道开挖后围岩与边坡的应力调整过程以及最大剪应变的分布情况。运用UDEC进行了变形破裂模式分析,发现若不采取治理措施,边坡整体将沿结构面与折断带组合形成的软弱面滑移失稳,局部出现坠落式崩塌。在此基础上,对隧道围岩—边坡体系作出了稳定性综合评价。(4)在掌握了围岩—边坡体系的变形成因机理与稳定性状态的情况下,提出了适用于研究区边坡的“预应力锚索+预应力锚杆+主动防护网+导石网+截排水沟+隧道出口桥改路+增设明洞”的综合处置方案,采用数值计算分析了该方案的有效性,结合治理工程完成后的监测数据对其进行了验证,认为该方案是合理的。以上研究对双线分离式公路隧道穿越大型倾倒变形体的设计、施工建设水平有一定的推动作用,对类似工程的修建具有良好的借鉴意义。

袁慧鹏[9](2020)在《某隧道进口边坡稳定性研究》文中研究说明本论文基于拟建的某轨道交通专线隧道边坡稳定性评价工程项目,以某隧道进口边坡为研究对象,通过收集隧道进口高分辨率地形资料、地层资料与工程地质资料,实地勘测边坡岩体节理面(部分包括劈理面)和岩体力学试验,对该边坡岩体结构特征进行详细调查与分析。运用定性分析方法赤平投影及CSMR分别对边坡岩体稳定性和岩体质量分级进行分析,并采用基于有限差分原理的FLAC3D数值模拟软件对该边坡稳定性进行定量分析评价,并对分析结果进行了对比。研究成果为该边坡工程施工提供参考和理论依据,论文主要研究成果如下:(1)考虑岩体的优势结构面发育特征,采用赤平投影法对边坡岩体进行分析,优势结构面和边坡倾向组合形成的可能滑动块体,在自然状态下处于稳定状态,但需对边坡坡面风化裂隙、卸荷裂隙发育的破碎岩体(块体)进行清理。(2)采用修正CSMR法,可降低人为因素对边坡稳定性评价的影响,其评价结果表明该隧道进口边坡岩体质量等级为III级,在自然状态下边坡处于稳定状态。(3)通过FLAC3D软件对单因素下边坡稳定性敏感性模拟分析,分析了边坡坡角、坡高和隧道埋深对边坡稳定性的影响,其影响因素表明:边坡安全系数在坡角15°75°区间范围内,随着坡角增大而减小;边坡安全系数随着边坡坡高在40m140m区间的增加而减小;随着隧道洞口埋深深度的增加,边坡安全系数数值也越大,对边坡的稳定越有利。(4)采用FLAC3D对该隧道进口边坡岩体的位移场、应力场、剪切应变增量进行模拟分析,表明位移在坡脚的坡崩积层数值最大为1.08cm,在边坡表层出现了最大拉应力值为1.97×105Pa,剪切应变增量主要分布在坡脚的的坡崩积层,剪切应变增量极值为1.525×10-3;同时得到边坡在自然状态下的安全系数为2.07,表明边坡在自然状态下处于稳定状态,与采用赤平投影法、CSMR法的评价结果基本一致。对开挖工况下边坡进行稳定模拟分析,在无支护开挖后,边坡安全系数为1.29,比开挖前的边坡稳定系数降低了37.6%,为确保边坡的稳定,开挖时应采取相应防护措施,以避免事故的发生。随着地震烈度的增大,边坡安全系数减小,边坡塑性区从坡崩积层上缘至下缘贯通,形成剪切滑移面,发生滑移变形失稳破坏。剪切应变增量区和塑性区主要发生边坡的坡崩积层,为周围建(构)筑物安全考虑,应对坡崩积层采取防护措施。

彭欣[10](2020)在《九绵高速公路水牛家隧道塌方机制及处治措施研究》文中指出隧道施工中塌方是最为常见的一种灾害,由于隧道工程的地质条件具有复杂性和未知性,板岩、千枚岩等软岩隧道施工过程中易出现大变形、支护受损破坏,甚至出现塌方事故。因此,有必要对其进行针对性的研究,对塌方的发生机制和处治措施进行总结,为后续类似工程的建设提供宝贵的经验。论文以四川九绵高速公路水牛家隧道洞内变形塌方及仰坡失稳事故为例,利用地质调查、补充地质勘查、理论分析和数值模拟等手段对水牛家隧道的变形及塌方机制进行总结,并对其对应处治措施进行了深入研究,然后提出了该类地质条件下隧道施工支护参数优化方案,主要研究成果如下:(1)通过分析水牛家隧道洞口段的工程地质特征以及其初期支护大变形发生的过程,总结出水牛家隧道洞口段塌方的主要因素是隧道洞口段围岩的工程地质环境极差,周围岩层主要为软岩,其岩质较软,而且岩体层间结合较差,隧道开挖临空后,受重力及卸荷变形影响,岩体层间摩阻力不足以支撑上部岩土体重力,从而产生软岩变形,造成隧道拱顶发生大变形。(2)通过对水牛家隧道洞身段所处的工程地质环境进行补充勘测后,发现隧道洞身塌方的原因是多方面的工程地质因素造成的。可将工程地质因素归纳为两方面原因:(1)隧道洞身段围岩与洞口段围岩类似,岩体均属于软岩,强度极低,而且岩层产状陡倾。(2)隧道左洞上方地表存在冲沟地貌,勘察资料表明冲沟下方疑似存在隐伏断层,易汇水下渗,软化围岩导致左洞岩层力学性质较差。(3)对隧道地表仰坡的物探勘察资料进行分析后,发现隧道地表仰坡位于明显的深切河谷地形,此地形的地应力分布存在应力分区现象,即岸坡存在应力变动区和原岩应力区,河谷谷底存在应力集中区,隧道的施工加剧了河谷应力场演化过程,致使软弱岩体发生水平蠕变,导致地表裂缝产生,进而致使仰坡失稳。(4)针对水牛家隧道不同部位发生塌方的机制及原因提出相应的处治措施,隧道总体加固方案采取洞外桥改路施工→仰坡抗滑桩加固→洞口临时支撑段换拱施工→17m自进式管棚施工→二衬台车分解逐段拆除→对于塌方体端部进行喷射混凝土加固反压→使用地质雷达对前方塌体进行扫描探测→掘进施工。(5)为了对支护体系进行优化,本文借助有限元软件开展了正交试验,分析了16组试验组的位移情况,塑性区分布,支护结构受力等一系列指标,经过对数据的处理分析,完成了支护体系的优化,获得了最优支护体系参数如下,钢拱架间距0.5m,锁脚锚杆长度7m,系统锚杆长度7m。

二、某隧道进口段深长裂缝形成及变形机理的探讨(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、某隧道进口段深长裂缝形成及变形机理的探讨(论文提纲范文)

(1)爆破动力诱发裂隙岩体破坏突水机理与过程调控方法(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景与研究意义
        1.1.1 选题背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 突涌水灾变演化机理方面
        1.2.2 爆破试验与模拟方法方面
        1.2.3 防突安全厚度计算方面
        1.2.4 隧道突涌水灾害控制方面
        1.2.5 发展趋势与存在问题
    1.3 主要内容与创新点
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
        1.3.3 创新点
第二章 爆破冲击物理模拟试验与数值模拟方法
    2.1 爆破冲击物理模拟试验方法
        2.1.1 爆破动力模拟试验装置
        2.1.2 爆破动力定量模拟方法
        2.1.3 干燥裂隙扩展试验研究
    2.2 爆破动力离散元数值模拟方法
        2.2.1 爆破离散元模拟分析方法
        2.2.2 爆破模拟参数取值与标定
        2.2.3 二维裂隙扩展数值模拟结果
        2.2.4 三维裂隙扩展数值模拟结果
    2.3 裂隙扩展试验与模拟结果对比分析
        2.3.1 单裂隙扩展对比分析
        2.3.2 交叉裂隙扩展对比分析
    2.4 本章小结
第三章 爆破冲击下岩体裂隙水压内升机制
    3.1 含水裂隙岩体爆破冲击模拟试验
        3.1.1 含水裂隙动力损伤性能测试系统
        3.1.2 爆破模拟试验设计与实施过程
    3.2 爆破冲击下裂隙水压动态响应规律
        3.2.1 单次爆破冲击下水压内升规律
        3.2.2 水压内升机制影响因素分析
        3.2.3 循环爆破作用下水压变化特征
    3.3 爆炸冲击下应力波响应规律
        3.3.1 能量特征与破裂信号分析
        3.3.2 岩体震动速度响应规律
    3.4 本章小结
第四章 爆破冲击下含水裂隙岩体变形机制
    4.1 单次爆破冲击下裂隙岩体变形规律
        4.1.1 爆破冲击下裂隙动态扩展规律
        4.1.2 爆破冲击下动态应变变化特征
        4.1.3 应变振荡变化影响因素分析
    4.2 循环爆破作用下岩体损伤演化规律
        4.2.1 循环爆破冲击下裂隙扩展规律
        4.2.2 循环爆破冲击下应变变化规律
    4.3 含水裂隙岩体动力破坏离散元模拟
        4.3.1 含水裂隙扩展离散元模拟程序
        4.3.2 含水裂隙岩体动力破坏模拟结果
        4.3.3 循环爆破下裂隙扩展模拟分析
    4.4 本章小结
第五章 爆破扰动下裂隙岩体动力破坏突水机理
    5.1 裂隙岩体渐进破坏应力-渗流耦合模型
        5.1.1 细观破坏模型基本假定
        5.1.2 裂隙岩体渐进破坏模型
        5.1.3 模型论证分析与验证
    5.2 裂隙岩体动力破坏突水临灾判据
        5.2.1 含水裂隙动力破坏力学模型
        5.2.2 含水裂隙拉剪破坏判据
        5.2.3 含水裂隙压剪破坏判据
    5.3 突涌水灾害演化过程分析
        5.3.1 裂隙岩体渐进破坏过程
        5.3.2 爆破扰动下防突结构破坏分区
    5.4 本章小结
第六章 钻爆法隧道突涌水防突最小安全厚度
    6.1 爆破冲击下围岩扰动破坏区范围
        6.1.1 爆轰压力及应力波衰减规律
        6.1.2 爆破冲击下扰动破坏区计算方法
        6.1.3 围岩扰动破坏区范围影响因素分析
    6.2 循环爆破作用下扰动破坏区范围
        6.2.1 基于爆破扰动系数D的H-B准则修正
        6.2.2 循环爆破作用下扰动破坏区计算方法
        6.2.3 循环扰动破坏区影响因素分析
    6.3 爆炸应力波作用下层裂破坏区范围
        6.3.1 爆炸应力波反射作用机制
        6.3.2 层裂破坏区范围计算方法
    6.4 渗流作用下渗透破坏区范围
        6.4.1 渗透破坏区范围计算方法
        6.4.2 渗透破坏区范围影响因素分析
    6.5 防突最小安全厚度计算分析
        6.5.1 掌子面扰动破坏区计算验证
        6.5.2 层裂破坏区与渗透破坏区计算验证
    6.6 本章小结
第七章 爆破诱发突水灾害施工决策与过程调控
    7.1 钻爆法隧道突水灾害控制决策指标
        7.1.1 不良地质因素统计分析
        7.1.2 爆破开挖施工信息分析
        7.1.3 岩体多元信息指标分析
        7.1.4 施工决策指标体系
    7.2 隧道突涌水灾害安全施工决策方法
        7.2.1 钻爆法隧道施工动态决策模型
        7.2.2 决策指标综合权重确定方法
        7.2.3 钻爆法隧道安全施工决策标准
    7.3 钻爆法隧道突水灾害过程调控方法
        7.3.1 突涌水灾害过程调控模型
        7.3.2 爆破施工与防突性能调控因素分析
        7.3.3 调控实施过程与调控措施
    7.4 爆破诱发突水过程控制与工程验证
        7.4.1 隧道工程基本概况
        7.4.2 爆破施工调控结果分析
        7.4.3 防突结构性能调控结果分析
        7.4.4 突涌水动态调控验证分析
    7.5 本章小结
第八章 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 展望
参考文献
致谢
博士期间参与的科研项目
博士期间发表的论文
博士期间申请的专利
博士期间获得的奖励
学位论文评痴及答辩情况表

(2)隧道开挖卸荷作用下岩体破坏突水近场动力学模拟分析方法(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 研究背景及意义
        1.1.2 选题依据与目的
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 隧道突水突变机理
        1.2.2 突水灾变演化过程模拟方法
        1.2.3 近场动力学在岩土工程中的应用
        1.2.4 研究现状发展趋势与存在问题
    1.3 主要内容与创新点
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
        1.3.3 创新点
第二章 基于矩阵运算的裂隙岩体三维近场动力学模拟
    2.1 近场动力学基本理论
        2.1.1 连续-非连续模拟的非局部作用思想
        2.1.2 常规态型近场动力学模型
        2.1.3 动态/静态问题数值求解方法
    2.2 节理裂隙岩体强度折减本构模型
        2.2.1 基于强度折减理论的岩体本构模型
        2.2.2 岩体本构模型参数确定方法
    2.3 非均质岩体材料压缩破坏模拟
        2.3.1 岩体材料非均质特性表征
        2.3.2 岩体材料压缩破坏模拟
    2.4 基于矩阵运算的高效求解策略
        2.4.1 近场动力学矩阵运算基本原理
        2.4.2 近场动力学矩阵运算程序开发
        2.4.3 近场动力学矩阵运算效率分析
    2.5 岩体破坏三维模拟算例验证
        2.5.1 完整岩体破坏过程模拟
        2.5.2 节理岩体破坏过程模拟
        2.5.3 裂隙岩体破坏过程模拟
    2.6 本章小结
第三章 裂隙岩体应力-渗流耦合近场动力学模拟
    3.1 地下水渗流近场动力学模型
        3.1.1 等效连续介质渗流模型
        3.1.2 离散裂隙网络渗流模型
        3.1.3 孔隙-裂隙双重介质渗流模型
    3.2 裂隙岩体流-固耦合模拟方法
        3.2.1 物质点双重覆盖理论模型
        3.2.2 流-固耦合矩阵运算与程序开发
    3.3 应力状态对水力裂隙扩展路径的影响规律
        3.3.1 应力状态对水力裂隙的影响机制
        3.3.2 水力裂隙扩展路径模拟结果分析
    3.4 天然裂隙对水力裂隙扩展路径的影响规律
        3.4.1 天然裂隙与水力裂隙相互作用关系
        3.4.2 水力裂隙扩展路径模拟结果分析
    3.5 岩体裂隙网络水力压裂过程损伤破坏规律
        3.5.1 裂隙网络对水力裂隙的影响机制
        3.5.2 裂隙网络岩体水力压裂模拟结果分析
    3.6 本章小结
第四章 隧道开挖卸荷效应近场动力学模拟
    4.1 卸荷效应模拟的物质点休眠法
        4.1.1 物质点休眠法基本思想
        4.1.2 开挖卸荷模拟程序设计
    4.2 隧道开挖损伤区模拟分析
        4.2.1 隧道开挖损伤区形成机制
        4.2.2 隧道开挖损伤区演化过程
        4.2.3 隧道开挖围岩位移场变化规律
    4.3 渗流卸荷近场动力学模拟
        4.3.1 孔隙介质渗流卸荷模拟
        4.3.2 裂隙介质渗流卸荷模拟
        4.3.3 双重介质渗流卸荷模拟
    4.4 卸荷作用下应力-渗流耦合近场动力学模拟
        4.4.1 卸荷作用下应力-渗流近场动力学模拟方法
        4.4.2 卸荷作用下应力-渗流耦合模拟程序设计
    4.5 隧道开挖损伤区应力-渗流耦合模拟
        4.5.1 渗流对隧道开挖损伤区的影响机制
        4.5.2 渗透压力对隧道开挖损伤的影响规律
    4.6 本章小结
第五章 隧道隔水岩体渐进破坏突水灾变过程模拟
    5.1 歇马隧道突水灾害概述
        5.1.1 依托工程概况
        5.1.2 工程现场突水情况
    5.2 隧道岩体破坏突水地质力学模型试验
        5.2.1 地质力学模型试验概述
        5.2.2 隔水岩体渐进破坏突水过程
    5.3 隧道岩体破坏突水近场动力学模型
        5.3.1 隧道施工过程三维模型
        5.3.2 监测断面布置情况
    5.4 隧道岩体破坏突水模拟结果分析
        5.4.1 围岩损伤状态分析
        5.4.2 围岩渗流场分析
        5.4.3 围岩位移场分析
    5.5 本章小结
第六章 隧道隔水岩体渐进破坏突水影响因素分析
    6.1 岩溶隧道突水影响因素与模型设计
        6.1.1 岩溶隧道突水影响因素
        6.1.2 岩溶隧道突水模拟工况设计
    6.2 岩溶隧道突水灾变过程工程尺度模拟
        6.2.1 工程尺度模拟三维数值模型
        6.2.2 隔水岩体渐进破坏突水过程分析
    6.3 岩溶隧道突水影响因素分析
        6.3.1 溶洞发育规模
        6.3.2 溶洞水压力
        6.3.3 围岩弹性模量
        6.3.4 围岩抗拉强度
        6.3.5 隧道埋深
        6.3.6 溶洞位置
    6.4 基于数值模拟结果的隧道突水防控措施分析
        6.4.1 最小安全厚度计算结果分析
        6.4.2 岩溶隧道突水防控措施分析
    6.5 本章小结
第七章 近场动力学岩土工程数值仿真软件及应用
    7.1 数值仿真软件研发
        7.1.1 软件功能设计
        7.1.2 软件架构设计
        7.1.3 软件运行环境
    7.2 数值仿真软件介绍
        7.2.1 用户界面介绍
        7.2.2 使用方法介绍
    7.3 应用实例分析
        7.3.1 模型概况
        7.3.2 模拟结果分析
    7.4 本章小结
第八章 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 展望
参考文献
博士期间参与的科研项目
博士期间发表的论文
博士期间申请的专利
博士期间获得的奖励
致谢
学位论文评阅及答辩情况表

(3)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

(4)隧道突水岩体破裂应力-渗流演化的试验与机理研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景概述
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 选题依据及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 岩体破裂应力-渗流特征研究现状
        1.2.2 岩体水力耦合下渗流特征研究现状
        1.2.3 隧道突水灾害研究现状
    1.3 主要研究内容及技术路线
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 技术路线图
    1.4 主要创新点
第二章 施工扰动下隔水岩体应力-渗流特性试验研究
    2.1 隔水岩体应力特征分析
    2.2 岩石应力-渗流试验材料及方法
        2.2.1 岩石试样及试验系统
        2.2.2 试验方案
        2.2.3 试验步骤
        2.2.4 渗透率测量方法
    2.3 岩石应力-渗流试验结果
        2.3.1 试验结果概述
        2.3.2 变形特性分析
        2.3.3 强度特性分析
        2.3.4 试样的破坏形态
        2.3.5 岩石渐进破坏过程分析
        2.3.6 基于能量理论的试样破坏过程分析
        2.3.7 岩石损伤变形及渗透性演化特征
    2.4 高渗压下岩石蠕变断裂分析
    2.5 隔水岩体突水危险性分析
    2.6 本章小结
第三章 水力耦合作用下单裂隙岩体渗流试验研究
    3.1 前言
    3.2 试验材料及方法
        3.2.1 岩石试样及加工
        3.2.2 试验系统及试件安装
    3.3 恒围压下剪切滑移试验
        3.3.1 试验步骤
        3.3.2 试验结果
    3.4 变围压下剪切滑移试验
        3.4.1 试验步骤
        3.4.2 试验结果
    3.5 极小位移作用后渗透率演化机理
    3.6 本章小结
第四章 隧道突水岩体应力-渗流演化模型试验研究
    4.1 引言
    4.2 模型相似材料的研制
        4.2.1 三维流固耦合相似理论
        4.2.2 相似材料配置方案
        4.2.3 相似材料性质试验分析
    4.3 依托项目
        4.3.1 工程概况
        4.3.2 岩石试样制备
        4.3.3 岩石的物理特征
    4.4 模型试验系统研制
        4.4.1 概述
        4.4.2 试验系统介绍
    4.5 试验一:隔水岩体渗流压力分布规律
        4.5.1 试验方案
        4.5.2 试验结果
    4.6 试验二:隧道开挖隔水岩体应力渗流演化规律
        4.6.1 相似材料及配比
        4.6.2 试验方案
        4.6.3 试验结果
    4.7 本章小结
第五章 隧道突水岩体渗透破坏机理研究
    5.1 隔水岩体结构及其破坏类型
    5.2 岩体应力-损伤-渗流理论分析
    5.3 裂隙岩体水力劈裂分析及临界水压
        5.3.1 裂隙岩体中水的作用
        5.3.2 断裂力学基本原理
        5.3.3 单裂纹水压劈裂临界水压分析
        5.3.4 多裂纹水压劈裂临界水压分析
        5.3.5 水压劈裂对裂隙岩体的影响分析
    5.4 隔水岩体施工力学响应及其对防突性能的影响
        5.4.1 数值模型
        5.4.2 边界条件及模拟工况
        5.4.3 工况一模拟结果
        5.4.4 工况二模拟结果
        5.4.5 开挖扰动下隔水岩体应力相关性
        5.4.6 开挖扰动对隔水岩体防突性能的影响
    5.5 隧道隔水岩体渗透破坏分析
    5.6 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
在读期间参与的科研项目
    纵向课题
    横向课题
在读期间主要学术成果
    学术论文
    在读期间申请的专利
    软件着作权
    在读期间获得的奖励
学位论文评阅及答辩情况表

(5)艰险山区浅埋偏压小净距隧道施工优化分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 研究背景与研究意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 主要研究内容与创新点
    1.4 主要研究方法与技术路线
2 浅埋偏压小净距隧道围岩稳定性分析理论
    2.1 浅埋偏压隧道判定
    2.2 现有规范理论
    2.3 隧道轴线偏压下的围岩压力分析
    2.4 工程背景
    2.5 本章小结
3 艰险山区浅埋偏压小净距隧道施工方案和开挖顺序优化分析
    3.1 四种工法介绍
    3.2 数值模型建立
    3.3 隧道施工方案优选分析
    3.4 基于灰色关联度法的隧道开挖顺序优化分析
    3.5 本章小结
4 艰险山区浅埋偏压小净距隧道初期支护参数优化分析
    4.1 隧道常用的支护方式及其作用原理
    4.2 不同初期支护参数对围岩稳定性的影响分析
    4.3 基于敏感性分析法的隧道初期支护参数优化分析
    4.4 优化结果对比分析
    4.5 本章小结
5 艰险山区浅埋偏压小净距隧道监控量测与数据分析
    5.1 前言
    5.2 监控量测的内容
    5.3 浅埋偏压段监控量测数据分析
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简历
致谢
学位论文数据集

(6)隐伏溶洞对隧道衬砌结构受力特性的影响研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 隐伏溶洞对隧道施工影响研究现状
        1.2.2 隐伏溶洞对隧道衬砌结构裂损影响研究现状
    1.3 主要研究内容
        1.3.1 研究方法
        1.3.2 实施方案
        1.3.3 技术路线
第二章 某岩溶隧道调查分析
    2.1 引言
    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 水文地质
        2.2.5 溶洞发育情况
    2.3 隧道衬砌裂纹分布
    2.4 本章小结
第三章 单溶洞对隧道衬砌受力特性的影响
    3.1 引言
    3.2 三维数值分析模型的建立
        3.2.1 Midas/GTS模拟基本原理
        3.2.2 模型基本假设及相关设置
        3.2.3 参数选取及模型建立
    3.3 隐伏溶洞方位对隧道衬砌受力特征的影响
        3.3.1 溶洞位于隧道正上方(β=90°)
        3.3.2 溶洞位于隧道斜上方(β=45°)
        3.3.3 溶洞位于隧道水平面(β=0°)
        3.3.4 溶洞位于隧道斜下方(β=315°)
        3.3.5 溶洞位于隧道正下方(β=270°)
        3.3.6 隧道衬砌受溶洞方位影响的敏感性特征
    3.4 隐伏溶洞大小对隧道衬砌受力特征的影响
        3.4.1 溶洞位于隧道正上方(β=90°)
        3.4.2 溶洞位于隧道斜上方(β=45°)
        3.4.3 溶洞位于隧道水平面(β=0°)
        3.4.4 溶洞位于隧道斜下方(β=315°)
        3.4.5 溶洞位于隧道正下方(β=270°)
        3.4.6 隧道衬砌受溶洞大小影响的敏感性特征
    3.5 本章小结
第四章 双溶洞组合对隧道衬砌受力特性的影响
    4.1 引言
    4.2 同一横断面的双溶洞组合对隧道衬砌受力特征的影响
        4.2.1 溶洞A位于隧道正上方(β_A=90°)
        4.2.2 溶洞A位于隧道斜上方(β_A=45°)
        4.2.3 溶洞A位于隧道水平面(β_A=0°)
        4.2.4 溶洞A位于隧道斜下方(β_A=315°)
        4.2.5 溶洞A位于隧道正下方(β_A=270°)
    4.3 同一纵断面的双溶洞组合对隧道衬砌受力特征的影响
        4.3.1 双溶洞位于隧道正上方(β_A=90°,β_B=90°)
        4.3.2 双溶洞位于隧道正上方(β_A=45°,β_B=45°)
        4.3.3 双溶洞位于隧道正上方(β_A=0°,β_B=0°)
        4.3.4 双溶洞位于隧道正上方(β_A=315°,β_B=315°)
        4.3.5 双溶洞位于隧道正上方(β_A=270°,β_B=270°)
        4.3.6 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果

(7)降雨条件下隧道-滑坡相互作用规律研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 选题背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 目前存在的问题
    1.4 研究内容、方法及技术路线
2 模拟降雨条件下隧道-滑坡相互作用的试验系统及试验方法
    2.1 模型试验系统功能及组成
    2.2 模型试验方法
    2.3 本章小结
3 降雨条件下施工期隧道-滑坡相互作用规律的模型试验研究
    3.1 工程背景
    3.2 降雨条件下隧道未支护开挖模型试验
    3.3 降雨条件下隧道支护下开挖模型试验
    3.4 本章小结
4 降雨条件下运营期隧道-滑坡相互作用规律研究
    4.1 降雨条件下运营期隧道-滑坡相互作用规律的模型试验研究
    4.2 基于Midas GTS NX的降雨条件下运营期隧道-滑坡相互作用规律的数值模拟研究
    4.3 本章小结
5 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 不足与展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

(8)汶马高速薛城一号隧道进口边坡变形机理与处置对策研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题依据及研究意义
        1.1.1 选题依据
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 隧道开挖与斜坡变形相互关系研究现状
        1.2.2 公路地质灾害处置措施技术研究现状
    1.3 主要研究内容及技术路线
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 技术路线
第2章 研究区工程地质条件与岩体结构特征研究
    2.1 地理位置及气象水文条件
        2.1.1 地理位置
        2.1.2 气象及水文条件
    2.2 工程地质条件
        2.2.1 地形地貌
        2.2.2 地层岩性
        2.2.3 地质构造与地震
        2.2.4 水文地质条件
        2.2.5 不良地质现象
        2.2.6 人类工程活动
    2.3 隧道进口段岩体质量研究
        2.3.1 结构面工程地质特性研究
        2.3.2 岩体结构类型分析
    2.4 岩体力学参数综合选取
        2.4.1 抗拉强度试验
        2.4.2 单轴压缩试验
        2.4.3 参数综合选取
    2.5 本章小结
第3章 隧道洞口段围岩—边坡相互作用机制研究
    3.1 变形体基本概况
    3.2 发育规模及边界特征
    3.3 坡体结构特征分析
    3.4 变形破裂特征与影响因素分析
        3.4.1 变形迹象分析
        3.4.2 变形监控量测及分析
        3.4.3 变形影响因素分析
    3.5 隧道围岩—边坡体系相互作用地质概念模型建立
        3.5.1 隧道围岩变形破坏机制分析
        3.5.2 边坡变形破坏机制分析
        3.5.3 围岩—边坡相互作用变形破坏概念模型
    3.6 变形分区及危害性评价
    3.7 本章小结
第4章 隧道洞口段围岩-边坡体系稳定性分析
    4.1 隧道进口段围岩-边坡体系应力应变特征分析
        4.1.1 数值模型前处理
        4.1.2 数值计算结果及分析
    4.2 隧道进口段围岩-边坡体系变形破裂特征分析
        4.2.1 数值计算前处理
        4.2.2 数值计算结果及分析
    4.3 隧道围岩-边坡体系稳定性分析
    4.4 本章小结
第5章 隧道洞口段变形体综合处置技术研究
    5.1 隧道进口边坡变形处置技术设计原则
    5.2 处置方案设计思路
    5.3 处置措施设计
    5.4 治理效果数值计算验证
        5.4.1 边坡数值计算结果及分析
        5.4.2 治理后变形监测数据分析
    5.5 本章小结
第6章 结论
致谢
参考文献
攻读学位期间取得学术成果

(9)某隧道进口边坡稳定性研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状分析
        1.2.1 国内外边坡稳定性研究现状
        1.2.2 边坡稳定性分析方法
    1.3 隧道洞口边坡稳定性研究现状
    1.4 论文的研究目的及研究内容
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 主要研究内容
        1.4.3 技术路线
第二章 研究区工程地质条件
    2.1 工程概况
    2.2 地形地貌
    2.3 气候特征
    2.4 地层岩性
    2.5 地质构造
    2.6 地震特征
    2.7 水文地质
    2.8 不良地质
        2.8.1 崩塌
        2.8.2 危岩落石
        2.8.3 泥石流
        2.8.4 高地应力
第三章 岩体结构特征及物理力学参数
    3.1 岩体结构特征
        3.1.1 结构特征调查
        3.1.2 结构面特征分析
    3.2 岩体主要物理力学参数
        3.2.1 点荷载试验
        3.2.2 回弹仪试验
    3.3 本章小结
第四章 基于赤平投影法和CSMR法的边坡稳定性分析
    4.1 赤平投影法分析
        4.1.1 赤平投影法分析原理
        4.1.2 赤平投影法分析
    4.2 CSMR法分析
        4.2.1 CSMR分类方法
        4.2.2 CSMR分类体系的修正
        4.2.3 修正后的连续函数的可靠性验证
        4.2.4 隧道边坡CSMR分析
    4.3 本章小结
第五章 基于数值模拟法边坡稳定性分析
    5.1 FLAC3D分析方法
        5.1.1 FLAC3D简介
        5.1.2 FLAC3D的求解过程
    5.2 单因素下边坡稳定性敏感性分析
        5.2.1 不同坡角对边坡稳定性的影响
        5.2.2 不同坡高对边坡稳定性的影响
        5.2.3 不同隧道埋深对边坡稳定性的影响
    5.3 隧道边坡有限差分法研究
        5.3.1 自然状态下边坡稳定性分析
        5.3.2 开挖工况下边坡稳定性分析
        5.3.3 地震工况下边坡稳定性分析
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得学术成果
致谢

(10)九绵高速公路水牛家隧道塌方机制及处治措施研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 隧道塌方成因分析研究现状
        1.2.2 塌方机制研究现状
        1.2.3 隧道塌方治理技术研究现状
        1.2.4 隧道塌方治理研究存在的问题
    1.3 研究内容及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
第二章 水牛家隧道洞口段变形及原因分析
    2.1 水牛家隧道工程概括
        2.1.1 隧道基本情况概况
        2.1.2 隧道地质情况
    2.2 水牛家隧道洞口段变形过程
    2.3 初期支护变形应急处置方案
    2.4 初期支护变形原因分析
    2.5 小结
第三章 水牛家隧道洞内塌方机制及原因分析
    3.1 水牛家隧道洞内塌方情况
        3.1.1 水牛家隧道洞内塌方过程
        3.1.2 水牛家隧道洞内塌方现状
    3.2 水牛家隧道洞内塌方原因分析
    3.3 水牛家隧道仰坡失稳原因分析
    3.4 小结
第四章 水牛家隧道洞内塌方及仰坡失稳处治方案
    4.1 水牛家隧道边坡补充勘察
        4.1.1 补充勘察情况
        4.1.2 工程地质评价
        4.1.3 结论与建议
    4.2 水牛家隧道洞内塌方处治方案
        4.2.1 总体处治思路
        4.2.2 具体设计
        4.2.3 施工方案
    4.3 水牛家隧道仰坡失稳处治方案
        4.3.1 总体方案
        4.3.2 具体设计
    4.4 施工注意事项
        4.4.1 洞内塌方处治施工注意事项
        4.4.2 仰坡变形处治施工注意事项
    4.5 小结
第五章 水牛家隧道支护方案优化研究
    5.1 数值模型建立
    5.2 正交试验设计
    5.3 正交试验数值计算结果
        5.3.1 位移分析
        5.3.2 塑性区分析
        5.3.3 超前支护内力分析
        5.3.4 钢拱架内力分析
        5.3.5 喷射混凝土内力分析
        5.3.6 锚杆轴力分析
        5.3.7 初期支护体系优化
    5.4 最优初期支护体系数值模拟
    5.5 小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢

四、某隧道进口段深长裂缝形成及变形机理的探讨(论文参考文献)

  • [1]爆破动力诱发裂隙岩体破坏突水机理与过程调控方法[D]. 屠文锋. 山东大学, 2021(11)
  • [2]隧道开挖卸荷作用下岩体破坏突水近场动力学模拟分析方法[D]. 高成路. 山东大学, 2021(11)
  • [3]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)
  • [4]隧道突水岩体破裂应力-渗流演化的试验与机理研究[D]. 李志强. 山东大学, 2021
  • [5]艰险山区浅埋偏压小净距隧道施工优化分析[D]. 田洪肖. 山东科技大学, 2020(06)
  • [6]隐伏溶洞对隧道衬砌结构受力特性的影响研究[D]. 王庆. 重庆交通大学, 2020(01)
  • [7]降雨条件下隧道-滑坡相互作用规律研究[D]. 焦庆磊. 中国矿业大学, 2020
  • [8]汶马高速薛城一号隧道进口边坡变形机理与处置对策研究[D]. 陆渊. 成都理工大学, 2020(04)
  • [9]某隧道进口边坡稳定性研究[D]. 袁慧鹏. 西藏大学, 2020(02)
  • [10]九绵高速公路水牛家隧道塌方机制及处治措施研究[D]. 彭欣. 长安大学, 2020(06)

标签:;  ;  ;  ;  ;  

隧道入口段深长裂缝形成及变形机制探讨
下载Doc文档

猜你喜欢