层间孔隙岩溶水对水工隧洞围岩稳定性的影响研究

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1、分类号TV672+.1单位代码10618密级公开学号2120093002硕士学位论文层间孔隙岩溶水对水工隧洞围岩稳定性的影响研究研究生姓名：金鹏导师姓名及职称：赵明阶教授申请专业学位类别工学硕士学位授予单位重庆交通大学一级学科名称水利工程论文提交日期2015年06月04日二级学科名称水工结构工程论文答辩日期2015年06月06日2015年06月08日重庆交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究

2、做出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担碱■学位论文作者签名；／ｉ日期：賊５年（月炸重庆交通大学学位论文版权用户许可征书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆交通大学可将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可＾＾＾采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行信息服务（包括但

3、不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等），同巧本人保留在其他媒体发表论文的权利。学位论文作者签名：指导教师签名＊曰期：年６月曰曰期：＾年Ｑ月日ｆ＾［＾千本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊（光盘版）电子杂志社ＣＮＫＩ系列数据库中全文发布，并按《中国优秀博硕±学位论文全文数据库出版章程》规定享受木权益。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：走年６月＾日日期许月日ｙｔ丰TheStudyoftheInterlayerPoreKarstWater’seffectontheStabilityofSurroundingRockofHydra

4、ulicTunnelADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：JinPengSupervisor：Prof.ZhaoMingjieChongqingJiaotongUniversity,Chongqing,China摘要本文采用理论分析和数值模拟等手段，在建立基于流固耦合理论的层间孔隙岩溶区有压水工隧洞数值模型的基础上，研究了层间孔隙岩溶水影响下有压水工隧洞在开挖、运营以及检修等三种工况下围岩的稳定性。本文的主要研究内容及成果如下：（1）在已有研究成果的基础上总结出了层间孔隙岩溶水及其影响岩层的基本概念、相关

5、概化模型以及数值模型，并进行简要介绍和实例例举。（2）根据基本的渗流理论以及相应的水流运动方程，分析岩体孔隙度和体积变化之间的关系，提出研究渗流-应力耦合的具体分析方法，以已有研究中渗透系数、应力、应变和孔隙度之间的关系为基础，分别建立耦合模型和有限元模型。（3）在分析有限元模型基础上，采用ABAQUS软件，利用渗透系数和体积应变之间关系编制用户子程序，建立基于流固耦合理论的层间孔隙岩溶水对水工隧洞围岩稳定性影响的数值分析模型，针对各种工况进行计算、分析。（4）对有限元模型的计算结果进行应力分析，发现在开挖阶段，隧洞下方均出现应力集中区，该集中区面积随隧洞洞径增大而增大

6、。围岩受到的应力随隧洞到岩体交界处距离减小而增大，且更容易出现应力集中区。隧洞围岩应力水平均随洞径增大而增大，且围岩应力随着隧洞位于中部岩体的部分增大而增大。当隧洞跨层或全部位于含水层中时，围岩应力值发生复杂突变并在各阶段产生极不稳定的反复变化。（5）对有限元模型的计算结果中关键点位移变化分析，发现在各种工况下，隧洞在三个主要阶段的位移变化均表现为：向断面中心收缩竖直方向略微收缩，水平方向外扩往断面中心收缩。当隧洞洞径不变且不跨层时，隧洞全部位于隔水层时的开挖拱顶下沉量与其在含水层时的开挖拱顶下沉量基本一致，但水平收敛位移在隧洞全部位于含水层时反而较小。关键词：层间

7、孔隙岩溶，水工隧洞，有限元数值模拟IABSTRACTInthispaper,withthetoolsincludenumericalsimulationandtheoreticalanalysismethods,numericalmodelsofhydraulicpressuretunnelintheinterlayerkarstwaterareawereestablished,whichwerebasedonthefluidsolidcouplingtheory.Modelswereestablishedtostudythestabil