基于流固耦合理论的山岭隧道注浆加固研究

《基于流固耦合理论的山岭隧道注浆加固研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：密级：UDC：编号：201431603037河北工业大学硕士学位论文基于流固耦合理论的山岭隧道注浆加固研究论文作者：张永潭学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：建筑与土木工程指导教师：徐东强职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterofEngineeringDegreeofArchitectureandcivilengineeringGROUTINGREINFOREMENTSTUDYOFMOUNTAINTUNNELBASEDONFLUI

2、D-SOLIDCOUPLINGTHEORYByZhangYongtanSupervisor:Prof.XuDongqiangDecember2016原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集

3、、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要隧道的渗漏问题从开挖支护等施工过程到通车运营期间始终存在，而国内外在富水山岭地区修建深埋隧道的技术也不是十分成熟。当前解决渗漏问题的主要方法是对隧道进行预注浆加固，形成止水帷幕，以便最大限度的保护地下水资源，

4、提高隧道周边围岩的材料参数，减少隧道涌水灾害得出现。本文基于隧道流固耦合理论，运用理论分析、数值模拟相结合的手段，研究注浆加固圈厚度和渗透系数的变化对隧道围岩和衬砌结构的孔隙水压力、应力、位移以及塑性区发展的影响规律。既对理论知识进行了丰富和拓展，又对实际工程有一定的借鉴意义。论文的主要研究成果如下：（1）通过对隧道渗流场的理论分析和隧道围岩及衬砌结构水压力公式、涌水量公式的推导，结合曹家沟隧道实例计算表明：注浆加固圈的设置对衬砌水压力和渗流量的减小效果显著；随着注浆加固圈厚度的增大和渗透系数的减小，衬砌上的孔隙水压力及渗流量最初减小较快，但随

5、着加固参数的继续变化，减小的趋势逐渐变缓，最后基本保持不变。（2）数值模拟结果显示，注浆加固圈厚度的增加以及渗透系数的降低均对衬砌水压力的控制起到良好的效果，但是当注浆加固圈厚度大于6m时，衬砌孔隙水压力的变化幅度已经很小；随着渗透系数的减小，衬砌水压力变化趋势也在变缓。注浆加固圈的出现会极大地改变隧道渗流规律，渗流矢量图表明，注浆加固区域厚度的增加和渗透系数的减小会在加固区域内的拱腰附近生成超孔隙水压力，增大拱腰部位的塑性区域。（3）注浆加固圈厚度的变化对拱顶沉降起到显著的抑制作用，但是对拱底隆起以及拱腰收缩的加固效果有限；而渗透系数的变化对

6、拱顶沉降和拱底隆起基本没有影响，随着渗透系数的减小拱腰处水平位移会相应增大，但增大的幅度逐渐变小。（4）各工况条件下隧道的最大压应力均出现在拱脚处附近，拱底和拱顶局部受拉。随着注浆加固区域厚度的增加或者渗透系数的减小，二次衬砌云图呈现由压应力向拉压力转化的规律，当厚度达到6m时，拉、压应力范围及数值均基本达到稳定，不再随着注浆参数的变化而发展，注浆圈对围岩的强化作用也不显著。关键字：隧道围岩渗流场流固耦合注浆加固圈衬砌IABSTRACTTheproblemoftunnelseepageexistsfromtheconstructiontoope

7、ntotrafficandoperation.However,thetechnologyofdeepmountaintunnelsconstructioninwater-richregionsisnotverymature.Currentlythemainmethodtosolvetheproblemofseepageispreliminarygroutingreinforcementontunnel,whichcanformawatercurtain.Thismethodismaximumprotectionofgroundwaterreso

8、urces,Improvethewaterproofabilityoftunnelsurroundingrock,reducingthetunnelw