城市轨道交通富水岩溶隧道衬砌外水压力及结构受力研究

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1、城市轨道交通富水岩溶隧道衬砌外水压力及结构受力研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：王森指导教师：钟祖良副教授兼职导师：易立高级工程师学位类别：工程硕士（建筑与土木工程领域）重庆大学土木工程学院二O一五年五月ResearchOnWaterPressureOnLiningAndTheStressCharacteristicsofLiningStructureofWaterRichKarstTunnelInUrbanRailTrafficAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfill

2、mentoftheRequirementforProfessionalDegreeByWangSenSupervisedbyAssociatePro.ZhongZuliangPluralisticSupervisedbySeniorEng.YiLiSpecialty：ME(ArchitecturalandCivilEngineeringField)CollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015中文摘要摘要随着我国轨道交通的发展，隧道选线时不可避免的需穿越

3、高水压富水地层，以往遇到高水压富水地层问题，往往采取“以排为主”的防排水设计原则，对水荷载的考虑较少，但对生态环境和工程都会造成诸多不利的影响。本文为保护生态环境和保障工程的耐久性、安全性，以“主动堵水，限量排放”为理念进行隧道设计，考虑水荷载对隧道结构及稳定性的影响。本文在重庆市自然科学基金计划资助下，以重庆市轨道交通领域第一条长大山岭隧道即1号线中梁山隧道为依托工程，采用理论分析、现场试验、数值模拟等方法对富水岩溶隧道衬砌外水压力及结构受力特征等进行了系统深入的研究，取得以下主要成果：①通过对工程水文地质资料的调查，分析了水对隧道围岩和衬砌结

4、构稳定性的影响特征，得到水对围岩稳定性的影响主要表现为围岩粘聚力、内摩擦角和有效应力的降低，水对衬砌稳定性的影响主要表现为水在混凝土衬砌的微裂纹内运动产生了劈裂力和岩溶水对钢筋的腐蚀。②通过对中梁山隧道施工过程中的衬砌结构受力及衬砌外水压力进行现场量测试验，获得了衬砌结构受力随时间的变化规律和不同排水孔失效区段长度下隧道衬砌外水压力的变化规律③在现场试验和数值模拟的基础上分析了衬砌背后排水系统畅通性对隧道围岩、加固圈、衬砌的渗流场分布的影响，获得了随着排水失效长度的增大，注浆加固圈、初期支护及二次衬砌的水压力的变化规律。通过FLAC3D对隧道开挖

5、过程进行了模拟，获得了隧道开挖过程中围岩、加固圈、衬砌结构的分布规律和受力特征。④通过分析不同注浆加固圈厚度和渗透系数对隧道加固圈、初期支护及二次衬砌的渗流场、应力场、位移场及稳定性的影响，得到了随着加固圈厚度和渗透系数的变化，隧道加固圈、初期支护及二次衬砌的渗流场、应力场、位移场的分布规律、变化特征和二次衬砌稳定性的变化规律，并提出了合理的注浆加固圈设计参数。⑤针对隧道开挖后形成的（非）稳定渗流场问题，以伯努利方程和达西定律为基础，推导了（非）稳态渗流下渗透系数与水压力之间的关系，定性验证了数值模拟结果的可信性。关键词：隧道，外水压试验，稳定性

6、，加固圈，非稳定渗流I英文摘要ABSTRACTWiththedevelopmentofurbanrailtraffic,itisinevitablefortunneltocrossahighpressurewater-richstratum.inthepast,"Exclusive"principleswereoftenusedwhencomeacrosshighpressurewater-richstratum,Lesslikelytoconsiderthewaterpressure，butitcreatedmanybadinfluencest

7、oecosystemandengineering.Inthispaper,inordertoprotecttheenvironmentandinsurethedurabilityandsafetyofengineering,intheconceptoftakingpositivemeasurestoretainwaterandlimitemissiontodesigntunnel，andconsidertheinfluenceofwatertothestabilityoftunnelandliningstructure.Basedonthezho

8、ngliangshantunnelofrailtransitline1,theoreticalanalysisandfieldtesta