【摘 要】
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进入21世纪以来,随着我国经济的迅速腾飞,西部大开发也逐渐在增大,西部地区多为山地或重丘陵,隧道的建设十分艰难;在建设过程中,由于受到所处区域的地理环境限制,在深埋富水高压地区修建交通隧道变得十分常见。由于施工中存在大量的高压地下水,会严重影响隧道建设过程中的安全性和稳定性。本文以峨汉高速公路廖山隧道作为工程背景,采用理论分析和数值模拟相结合的研究方法,分析岩溶水对隧道施工的影响和富水区注浆加固方
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进入21世纪以来,随着我国经济的迅速腾飞,西部大开发也逐渐在增大,西部地区多为山地或重丘陵,隧道的建设十分艰难;在建设过程中,由于受到所处区域的地理环境限制,在深埋富水高压地区修建交通隧道变得十分常见。由于施工中存在大量的高压地下水,会严重影响隧道建设过程中的安全性和稳定性。本文以峨汉高速公路廖山隧道作为工程背景,采用理论分析和数值模拟相结合的研究方法,分析岩溶水对隧道施工的影响和富水区注浆加固方案,主要内容及结论如下:（1）在渗流力学的基础理论上分析了岩土体内渗流场-应力场的相互影响机理,提出符合本文研究特点的渗透系数表达式;采用等代圆法,把非圆形隧道断面转化为圆形断面,并对隧道衬砌外水压力及涌水量解析解过程进行详细推导。（2）利用FLAC3D软件建立廖山隧道三维数值分析模型,从位移场、应力场和渗流场三方面揭示了岩溶水对隧道施工的影响:岩溶水下的隧道开挖会使得隧道拱顶下沉和净空收敛远大于无水条件下的隧道开挖,有岩溶水的初期支护应力数值均大于无岩溶水状态下的应力数值,应力集中区域也明显增大,随着围岩级别提高和隧道埋深不断增加,相应数值也越来越大。采用EXCL软件拟合数值模拟和解析解中的相对差值,得到修正后的涌水量解析解计算公式。（3）结合所修正的初期支护极限位移值和不同工况下数值模拟的位移数值可得隧道采取注浆加固的临界埋深:Ⅳ级围岩为隧道埋深230m,Ⅴ级围岩为隧道埋深240m。采用FLAC3D软件对三种注浆加固方式进行数值模拟,分析了位移场、应力场和渗流场:随着拱顶处注浆加固圈环向范围越来越大,隧道涌水量、应力集中区域、竖直方向应力和水平方向应力会变得越来越小;根据位移场分布得到不同围岩级别、不同隧道埋深下的径向注浆加固方案:Ⅳ级围岩下,地下水位距离隧道拱顶230m到280m时,采取1m径向注浆加固厚度、1/4环向注浆加固;Ⅴ级围岩下,地下水位距离隧道拱顶240m到260m时,采取1m径向注浆加固厚度、1/4环向注浆加固,地下水位距离隧道拱顶距离260m到270m时,采取1m径向注浆加固厚度、1/2环向注浆加固,地下水位距离隧道拱顶距离270m到280m时,采取1m径向注浆加固厚度、全部环向注浆加固。
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