【碩士】巖石地層水底隧道合理覆蓋層厚度研究【2009】

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　　學(xué)科專(zhuān)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(wèn)題之一，它不僅關(guān)系到隧道的施工和運(yùn)營(yíng)安全，而且直接影響其修建費(fèi)用。確定合理的巖石覆蓋層厚度是修建水下隧道需要認(rèn)真研究解決的課題。本文以棟桿嘴長(zhǎng)江隧道為研究背景，對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了初步研究?！　、僭趶V泛收集國(guó)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(yàn)研究方法：挪威海底隧道建設(shè)經(jīng)驗(yàn)方法、日本最小涌水量預(yù)測(cè)方法和國(guó)內(nèi)頂水采煤經(jīng)驗(yàn)公式。結(jié)合長(zhǎng)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(duì)合理巖石覆蓋層厚度進(jìn)行工程類(lèi)比分析，并確定其范圍為29．5m～38m?！　、谶\(yùn)用FLAC3D軟件對(duì)長(zhǎng)江隧道8種巖石覆蓋層厚度的工況進(jìn)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(dá)到某個(gè)最小值后，又逐漸增大，覆蓋層厚度為30m時(shí)對(duì)應(yīng)的涌水量最?。辉诮疃炔蛔兊臈l件下，滲透系數(shù)的取值不影響最小涌水量所對(duì)應(yīng)的覆蓋層厚度，因此可以將最小涌水量對(duì)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(guò)對(duì)涌水量的計(jì)算，綜合工程類(lèi)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\(yùn)用FLAC3D軟件對(duì)長(zhǎng)江隧道8種巖石覆蓋層厚度工況進(jìn)行的圍巖變形分析，以應(yīng)力擾動(dòng)范圍作為隧道穩(wěn)定評(píng)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(píng)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(lèi)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(jìn)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(duì)圍巖位移、應(yīng)力產(chǎn)生了一定的影響，但總體對(duì)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(guò)程中，采用降低巖石強(qiáng)度、增大滲透率方式模擬爆破對(duì)圍巖的影響，并將其與不考慮爆破影響時(shí)的滲流。應(yīng)力耦合結(jié)果進(jìn)行了對(duì)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(duì)應(yīng)力場(chǎng)和滲流場(chǎng)影響不明顯。因此，最終確定棟桿嘴長(zhǎng)江隧道合理覆蓋層厚度為30m。　　

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