【碩士】巖石地層水底隧道合理覆蓋層厚度研究【2009】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：工學(xué)碩士　　學(xué)位授予單位：西南交通大學(xué)　　學(xué)位年度： 2009年　　巖石覆蓋層厚度是修建水下隧道的關(guān)鍵問題之一，它不僅關(guān)系到隧道的施工和運營安全，而且直接影響其修建費用。確定合理的巖石覆蓋層厚度是修建水下隧道需要認真研究解決的課題。本文以棟桿嘴長江隧道為研究背景，對此問題進行了初步研究?！　、僭趶V泛收集國內(nèi)外已建水下隧道資料的基礎(chǔ)上，總結(jié)了影響水下隧道巖石覆蓋層厚度的主要因素及其經(jīng)驗研究方法：挪威海底隧道建設(shè)經(jīng)驗方法、日本最小涌水量預(yù)測方法和國內(nèi)頂水采煤經(jīng)驗公式。結(jié)合長江隧道江水深度、地形地質(zhì)條件、施工方法，應(yīng)用前述三種方法對合理巖石覆蓋層厚度進行工程類比分析，并確定其范圍為29．5m～38m?！　、谶\用FLAC3D軟件對長江隧道8種巖石覆蓋層厚度的工況進行涌水量分析。結(jié)果表明：在江水深度不變、不考慮滲透系數(shù)沿圍巖深度方向變化的狀況下，隧道涌水量與覆蓋層厚度呈近似拋物線關(guān)系，涌水量隨覆蓋層厚度增大逐漸減小，達到某個最小值后，又逐漸增大，覆蓋層厚度為30m時對應(yīng)的涌水量最??；在江水深度不變的條件下，滲透系數(shù)的取值不影響最小涌水量所對應(yīng)的覆蓋層厚度，因此可以將最小涌水量對應(yīng)的覆蓋層厚度作為確定合理覆蓋層厚度的依據(jù)之一。通過對涌水量的計算，綜合工程類比分析的結(jié)果，確定了隧道合理覆蓋層厚度在30m～38m之間?！　、圻\用FLAC3D軟件對長江隧道8種巖石覆蓋層厚度工況進行的圍巖變形分析，以應(yīng)力擾動范圍作為隧道穩(wěn)定評判依據(jù)，原擬定的巖石覆蓋層厚度均能滿足要求。以相鄰工況位移收斂作為隧道穩(wěn)定評判依據(jù)，分析得到隧道覆蓋層厚度宜為30m，該值亦在工程類比和最小涌水量分析的巖石覆蓋層厚度范圍之內(nèi)?！　、茉诮ㄗh覆蓋層厚度取30m的情況下，從滲流．應(yīng)力耦合的角度進一步論證所建議的覆蓋層厚度是否合理。模擬分析表明，雖然滲流的發(fā)生對圍巖位移、應(yīng)力產(chǎn)生了一定的影響，但總體對隧道穩(wěn)定性影響不大， 隧道巖石覆蓋層厚度取30m是安全可行的?！　、菰跐B流．應(yīng)力耦合分析的過程中，采用降低巖石強度、增大滲透率方式模擬爆破對圍巖的影響，并將其與不考慮爆破影響時的滲流。應(yīng)力耦合結(jié)果進行了對比分析。結(jié)果表明，爆破使隧道周邊圍巖應(yīng)力、位移和流量均有所增加，但增加的幅度均較小，對應(yīng)力場和滲流場影響不明顯。因此，最終確定棟桿嘴長江隧道合理覆蓋層厚度為30m。　　

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