基于盛洪卿隧道岩溶影响研究

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1、华中科技大学硕士学位论文盛洪卿隧道岩溶影响研究姓名：曹笑颦申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：郑俊杰20060420摘要我国是岩溶分布最广的国家，随着铁路建设的迅猛发展，在岩溶地区修建隧道越来越多。岩溶这种不良地质现象的存在给隧道开挖和运营安全造成严重的威胁。本文阐述高水位富水区深埋隧道衬砌水荷载作用机理。计算分析盛洪卿隧道在高水压下衬砌结构受力。运用通用有限元计算软件ANSYS对岩溶地区隧道开挖进行了模拟。本文工作的主要内容有：首先，介绍了盛洪卿隧道的设计概况和隧道岩溶涌突水情况，并根据大地电

2、磁物探结果，分析岩溶发育规律及空间分布情况和隧道涌突水原因。以盛洪卿隧道勘测、设计过程中丰富的水文地质资料以及现场调研为基础，采用降雨入渗法计算隧道涌水量。其次，在广泛搜集隧道水荷载资料的基础上，全面阐述了高水位富水区深埋隧道衬砌水荷载作用机理。计算分析高水压下盛洪卿隧道岩溶富水区地段衬砌结构受力。通过验算和方案比选，决定实施泄水洞排水方案。最后，运用通用有限元计算软件ANSYS对岩溶地区隧道的开挖进行了二维的数值模拟，研究了不同溶洞大小、溶洞位置条件下围岩位移场、应变场及塑性区的分布规律。本文的研究

3、工作，有助于增进对岩溶地区铁路隧道受溶洞影响受力特征的认识，为该类岩溶隧道的设计和整治处理提供有针对性的依据，使设计和治理更安全、可靠和经济。关键词：铁路隧道岩溶涌突水数值模拟IAbstractKarstisextensivelyexistedinChina.Withthedevelopmentofrailway,moreandmoretunnelswillbeconstructedinareaofkarst.Karstisakindofpoorgeologycondition.Itaffectsse

4、riouslythesafetyofconstructionandoperationoftunnels.Thisthesisexpoundsthemechanismofthedeeplyembeddedtunnelunderwaterloadintheareaofhighgroundwaterlevel.Mechanicalbehaviorsofliningstructureunderhighhydraulicpressureareanalyzedwithplanefiniteelementmodel

5、.NumericalanalysisconcerningtheinfluenceofkarstcavesiscarriedoutbyusingtheANSYSprogram.Thecontentsofthethesisareasfollows:Firstly,theShenghongqingtunneldesignandkarstwateroutburstsituationareintroduced.Karstdevelopmentdistributionandcausesofinrushwatero

6、ftheShenghongqingtunnelarepresentedwiththeelectromagneticgeophysicalprospectingresults.BasedontheabundanthydrogeologymaterialandfieldstudyofinvestigationanddesignofShenghongqingtunnel,thewaterinflowvolumeiscalculatedbytherainfallinfiltrationmethod.Secon

7、dly,bycollectingthematerialrelatedtothewaterload,theauthorexhaustivelyexpoundsthemechanismofwaterloadintheareaofhighgroundwaterlevel.Mechanicalbehaviorsofliningstructureunderhighhydraulicpressureareanalyzedwithplanefiniteelementmodel.Throughcheckingcalc

8、ulationandcomparingschemes,dischargetunneldesignisputforward.Finally,two-dimensionalnumericalanalysisoftunnelconstructionisperformedbyconsideringtheinfluenceofkarstcaves.Forkarstcaveswithdifferentsizesatdifferentlocations,thedisp