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岩溶对隧道工程的影响及岩溶处治技术研究

作　者: 王木群
导　师: 傅鹤林
学　校: 中南大学
专　业: 土木工程
关键词: 隧道岩溶围岩稳定性分析数值模拟处治方法
分类号: U455.49
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 121次
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内容摘要

岩溶问题是世界性难题,在各国隧道工程建设中都遇到了各种各样的岩溶地质灾害问题。在岩溶区施工的隧道,岩溶发育,经常发生突泥、突水、塌方等现象,造成人员伤亡、施工设备严重损坏,影响工期,大量增加了费用。因此如何避免和处理所遇到的各种岩溶问题,将成为修建隧道的关键所在。我国岩溶分布地区很广泛,根据统计,全国碳酸岩分布面积高达340多万平方公里。岩溶发育复杂多变、类型众多、大小不定、形态各异,其主要表现形态为溶洞、溶槽、洼地、漏斗、落水洞、塌陷和暗河等。本文研究了岩溶对隧道围岩稳定性的影响,且研究了施工过程中岩溶的处治技术,并将其用于张花高速公路大部分隧道的施工。本文研究的内容有：1.探究岩溶对隧道工程的影响,总结岩溶发育的一般规律及岩溶发育的控制因素。合理地利用TSP、超前钻探、地质雷达超前地质预报技术探测出岩溶的位置、发育状况,为岩溶段的施工和处治提供依据。2.以张花高速公路科洞隧道为背景,利用FLAC3D数值软件分析探究了隧道顶部、底部、侧正部有溶洞分布时,隧道围岩的变形特征及应力分布；讨论溶洞在隧道不同位置、不同大小、不同距离分布时对隧道围岩稳定性的影响,以及最先发生围岩不稳定的区域。3.结合多个具体的工程实例来分析岩溶处治,根据溶洞的大小位置、有无充填物、填充物的类型等对溶洞进行合理的处治研究；根据“以堵为主、排堵结合”的思想来处理岩溶水。4.为了确保岩溶区施工隧道的安全和结构的稳定,在已有理论和经验上,提出了一些建议。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-16
  1.1 问题的提出  9-10
  1.2 本文研究的意义  10
  1.3 国内外研究的现状  10-14
    1.3.1 岩溶成因研究  10-11
    1.3.2 岩溶对隧道围岩影响的研究现状  11-12
    1.3.3 岩溶处治技术研究  12-14
  1.4 本文研究的内容、思路、方法  14-16
第二章岩溶对隧道工程的影响及岩溶发育规律  16-28
  2.1 岩溶对隧道工程的危害  16-20
    2.1.1 岩溶洞穴对隧道工程的危害  16-18
    2.1.2 岩溶突水、突泥对隧道工程的危害  18-20
    2.1.3 洞穴堆积物对隧道工程的危害  20
  2.2 岩溶发育控制因素及发育规律  20-27
    2.2.1 岩溶发育控制因素  21-24
    2.2.2 岩溶发育规律  24-25
    2.2.3 岩溶发育阶段划分及岩溶水分带  25-27
  2.3 本章小结  27-28
第三章岩溶的探测—超前地质预报  28-49
  3.1 超前地质预报简述  28
  3.2 洞外超前地质预报法  28-30
    3.2.1 洞外超前地质预报法简述  28-30
    3.2.2 洞外岩溶探测各种方法评价  30
  3.3 洞内超前地质预报法  30-34
    3.3.1 长距离超前地质预报  31-32
    3.3.2 短距离超前地质预报  32-33
    3.3.3 洞内各种探测方法评价  33-34
  3.4 岩溶隧道常用的超前探测预报技术研究  34-48
    3.4.1 综合超前地质预报流程  34
    3.4.2 TSP隧道地震预报法  34-41
    3.4.3 超前地质钻探法  41-43
    3.4.4 地质雷达法  43-48
  3.5 本章小结  48-49
第四章岩溶对隧道围岩稳定性影响分析  49-69
  4.1 FLAC~(3D)软件简介  49-54
  4.2 计算分析的内容  54
  4.3 计算模型的建立与计算参数选取  54-55
  4.4 隧道顶部岩溶对围岩稳定性影响的数值模拟  55-59
    4.4.1 隧道周边位移变化特征分析  56-58
    4.4.2 隧道围岩竖向应力分析  58-59
  4.5 隧道底部岩溶对围岩稳定性影响的数值分析  59-63
    4.5.1 隧道周边位移变化特征分析  60-62
    4.5.2 隧道围岩竖向应力分析  62-63
  4.6 隧道正侧部岩溶对围岩稳定性影响的数值分析  63-67
    4.6.1 隧道周边位移变化特征分析  64-66
    4.6.2 隧道围岩竖向应力分析  66-67
  4.7 本章小结  67-69
第五章岩溶处治技术研究  69-90
  5.1 岩溶分类  69-70
  5.2 岩溶处治  70-89
    5.2.1 岩溶处治原则  70
    5.2.2 小型溶洞处治技术  70-72
    5.2.3 大型溶洞处治技术  72-81
    5.2.4 岩溶管道处治技术  81-85
    5.2.5 岩溶充填物处治技术  85-86
    5.2.6 岩溶水处治技术  86-89
  5.3 本章小结  89-90
第六章结论与展望  90-92
  6.1 结论  90-91
  6.2 展望  91-92
参考文献  92-96
致谢  96-97
攻读学位期间发表论文及科研情况  97

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