岩溶区运营公路隧道衬砌受力特性模型试验研究

摘要

岩溶区地质条件复杂多变且存在诸多不确定性。岩溶区内可溶性岩的溶蚀对工程实践产生不利影响。隧道的修建改变了原有地下水平衡，同时由于溶洞的存在，水压力作用在隧道衬砌上会产生集中应力，导致隧道结构损伤、开裂，甚至出现涌水、涌泥、衬砌脱落等现象，严重的威胁到隧道的正常运营与安全。论文以广东省岩溶地区运营公路隧道为工程依托，基于室内隧道模型试验，研究岩溶区运营公路隧道在不同溶洞空间分布形态大小特征、不同节理倾角、不同降雨强度以及加载条件下衬砌的受力特性，通过对隧道衬砌表面应变、孔压、土压力和衬砌周边围岩位移的试验测试数据为分析依据。主要获得以下结论：
　　1、本试验研究中，所设定的两种溶洞分布状态（沿经过隧道衬砌中心位置的水平面和竖直面对称布置与沿经过隧道衬砌中心位置走向为45°和135°平面的对称布置）对隧道衬砌的安全性影响存在极大的差异，且前者对隧道的不良作用较小；
　　2、溶洞的直径对于隧道衬砌受力特性影响最小，其作用主要是通过与围岩节理面倾角和溶隧间距（溶洞与隧道的距离）的组合来体现；
　　3、溶隧间距对隧道衬砌的安全性具有显著的直接影响，伴随该距离从一倍隧道直径逐渐增大，隧道衬砌的安全性表现为先减弱后增强，约在该距离为1.5倍隧道直径时，隧道衬砌的安全性最差；
　　4、围岩的节理面倾角对隧道衬砌安全性的影响较为复杂，主要表现为以围岩沿节理面方向运动发生的附加应力作用和地下水沿节理面渗流所发生的孔压调节作用。当围岩节理面倾角小于45°时，前者居于主导地位，而伴随节理面倾角的增大，后者的作用逐渐增强。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究的背景及意义

1.2国内研究现状

1.3本文研究内容及研究路线

第2章 相似理论及相似材料的选定

2.1 相似材料理论

2.2相似材料的选定

2.3本章小结

第3章 隧道衬砌围岩模型试验研究

3.1 模型设计

3.2 溶洞成型方法

3.3 衬砌模型承载力试验

3.4 试验模型成型

3.5 试验数据的采集

3.6本章小结

第4章 衬砌及周边围岩受力特性分析

4.1正常降雨条件下试验结果分析

4.2强降雨条件下试验结果分析

4.3强降雨及施载条件下的试验结果分析

4.4本章小结

第5章 结论与展望

5.1主要结论

5.2 建议与展望

参考文献

致谢