山岭地区深埋隧道围岩破碎带涌水量预测

摘要

由于国内经济的快速发展而带来的大规模基础设施建设，将修建大量山岭隧道，由于我国西南部山岭地区海拔高、地下水丰富、地质作用复杂。在山岭隧道穿越围岩破碎区及断层破碎带时，易产生突涌水灾害，造成施工安全事故，破坏地下水环境。当隧道施工中突涌水的不可避免，准确的判断隧道涌水量的大小以及易产生涌水的位置对施工安全具有重大意义。国内外学者提出了诸多不同的计算模型与方法，《铁路工程水文地质勘测规程》(TB10049-2004)中规定，计算隧道涌水量宜采用多种方法进行对比。
　　本文通过对山岭地区隧道围岩涌水影响因素进行分析，归纳总结已有隧道围岩渗流的水文地质模型以及隧道涌水量计算方法。结合山岭地区特点找出适合于山岭地区深埋隧道围岩破碎带的涌水量预测计算方法。主要工作如下:
　　1、利用FLAC3D有限差分数值模拟软件建立渗流-力学耦合模型，考虑山岭地区隧道开挖方法，对山岭地区常见的分离式隧道易发生涌水位置进行判别。
　　2、结合山岭地区钻爆法施工特点，对隧道围岩渗透系数K随埋深的衰减公式Kz=k0exp(-AZ)提出修正，并利用FLAC3D建立动力分析模型，模拟山岭隧道施工爆破影响下岩体结构面的开裂。提出修正公式，即当H-R≤Z≤H+R时，Kz=k0exp(-AZ)+a1Sw,SW为钻爆震动影响半径内的结构面开裂程度，a1为结构面数量。
　　3、将修正后的半解析计算公式运用于计算某隧道工程穿越断层破碎带的涌水量，并与数值模拟结果进行对比，讨论适合山岭地区深埋隧道围岩破碎带涌水量预测的方法。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 问题的提出及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 隧道围岩渗水的水文地质模型

1．2．2 隧道渗流涌水量计算方法

1．3 本文研究内容及技术路线

第2章 山岭地区隧道涌水量影响因素分析

2．1 山岭地区基本特点

2．1．1 地形地貌特点

2．1．2 补给与排泄特点

2．2 影响山岭隧道涌水量的重要因素

2．3 对山岭地区隧道涌水预测的思考

2．4 本章小结

第3章 山岭深埋隧道围岩破碎带涌水量计算模型

3．1 隧道围岩渗流的水文地质模型

3．2 涌水量预测计算模型

3．2．1 常水头模型

3．2．2 考虑水头下降的计算模型

3．2．3 考虑渗流量动态变化的渗流计算模型

3．3 山岭地区深埋隧道围岩破碎带涌水量计算方法

3．3．1 计算公式

3．3．2 考虑钻爆扰动的山岭隧道涌水量修正公式

3．4 本章小结

第4章 山岭地区深埋隧道围岩破碎带涌水量预测

4．1 FLAC3D简介

4．1．1 关于FLAC3D

4．1．2 Flac3D计算基本原理

4．2 山岭地区分离式隧道易涌水位置判断

4．3 山岭隧道钻爆施工对围岩渗透性的影响

4．4　涌水量计算与对比

4．4．1 工程简介

4．4．2 涌水量计算与对比

4．5 本章小结

第5章 山岭隧道围岩破碎带涌水处置措施

5．1 山岭隧道防排水措施

5．2 断层以及破碎带涌水处置措施

5．3 注浆止水效果分析

5．4 隧道防水排水设计的思考

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

附录

在学期间发表的论著及取得的科研成果