高水压岩溶隧道衬砌水压力特征研究

摘要

随着国内交通事业的高速发展，需要修建大量深理长大山岭隧道。在高水压岩溶区修建隧道在国内外都是个技术难题，尤其在当今对环保要求较高的条件下，不能肆无忌惮地排放地下水，而是以“防、截、排、堵相结合，因地制宜”的原则进行。许许多多已建和在建的山岭隧道都告诉我们，因高水压所引发的各种岩溶地质灾害比比皆是，给隧道的施工乃至今后的运营都构成了很大的威胁。岩溶隧道的高水压问题已经成为设计和施工中需要考虑的重点问题，已经引起各国有识之士的极大关注。本文以齐岳山隧道为工程背景，通过理论分析、现场监测等手段，对高水压岩溶隧道衬砌水压力特征进行了研究，主要研究内容和成果如下： 1.通过理论推导的方式求出岩体渗透系数的计算公式，并应用于齐岳山隧道，将齐岳山隧道分成四段，求出各段渗透系数在1.2×10-6～1.9×10-5m/s之间，这与之前勘察所得到的数据基本吻合。 2.通过现场监测数据分析出降雨量、涌水量与水压力的关系，并总结出在堵水限排条件下衬砌水压力特征规律。 3.从齐岳山隧道工程地质和水文地质条件出发，深层分析齐岳山隧道进口段衬砌水压力不高的原因，并指出出口端水压力较高是因为地下水类型逐渐由潜水过渡为承压水所致。

目录

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致谢

1 引言

1.1 问题的提出及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 岩溶隧道研究现状

1.2.2 隧道衬砌水压力研究现状

1.3 本文的研究内容和方法

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究方法

2 衬砌水压力特征理论研究

2.1 限量排放的实施

2.2 计算衬砌水压力的方法

2.2.1 模型的建立

2.2.2 理论推导

2.2.3 理论分析

2.3 实践应用

2.3.1 防排水原则的确定

2.3.2 注浆加固圈范围的确定

2.3.3 衬砌水压力计算

2.4 五种水压力模型

2.4.1 潜水型

2.4.2 承压水型

2.5 小结

3 岩体渗透系数研究

3.1 岩体渗透系数

3.2 理论推导

3.3 实践计算

3.3.1 DK361+257～DK362+095 段

3.3.2 DK362+095～DK362+700 段

3.3.3 DK362+700～DK363+776 段

3.3.4 DK363+776～DK365+260 段

3.4 小结

4 降雨量、涌水量与水压力关系

4.1 齐岳山隧道降雨特征

4.2 溶腔与地表连通性研究

4.2.1 溶腔连通性发展阶段

4.2.2 溶腔的连通性

4.3 排水对衬砌水压力的影响

4.4 降雨量、涌水量与水压力相关性分析

4.4.1 PDK361 ＋597 处

4.4.2 PDK361+870 处

4.4.3 PDK362 ＋144.5 处

4.5 小结

5 衬砌水压力的现场监测

5.1 准备工作

5.1.1 仪器的选用

5.1.2 断面位置及测点布置

5.1.3 数据采集和处理

5.2 现场监测数据

5.2.1 雨季衬砌水压力

5.2.2 非雨季衬砌水压力

5.2.3 长期监测衬砌水压力规律

5.3 小结

6 水压力特征原因分析

6.1 齐岳山隧道地质环境

6.2 背斜段水压力特征原因分析

6.3 齐岳山隧道水压力特征原因分析

6.4 小结

7 结论与展望

7.1 主要结论

7.2 展望

参考文献

作者简历