富水隧道突水突泥灾变机理模型试验研究

作     者：张灿 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈林杰

授予年度：2024年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：富水隧道 突水突泥 模型试验 灾变机理 软弱地层 

摘      要：随着“一带一路建设和西部交通建设战略的推进,一大批重大交通、能源、水利工程向地形地质条件及建设环境复杂的西部地区转移,沿线将不可避免地出现大量穿越三叠系灰岩角砾岩地层的隧道工程,在建设过程中面临着日益频发的突水突泥灾害及结构劣化的巨大挑战。为进一步掌握富水隧道穿越软弱地层的突水突泥灾变机理,本论文以缙云山隧道为工程依托,围绕“富水隧道突水突泥灾变机理这一主题,通过资料调研、现场考察、理论分析、室内模型试验等方法,开展富水隧道突水突泥灾变机理模型试验研究,主要研究结论如下: (1)结合资料调研及理论分析,总结分析了缙云山隧道三叠系灰岩角砾岩地层段突水突泥致灾类型和发生条件。 (2)结合工程地质、水文地质背景及流固耦合相似理论,通过开展力学特性实验以及水理性质实验,配置出了满足实际工程的模型试验相似材料。 (3)自主研发了集三维可视化模型试验箱、供水装置和多元信息监测系统于一体的三维富水隧道突水突泥模型试验装置,该装置具有可视化程度高、承载能力强、操作简便等优点。 (4)基于不同的模型试验工况,开展了无支护和有支护条件下的富水隧道突水突泥灾变机理模型试验,通过试验,再现了富水隧道突水突泥灾害全过程,得到了突水突泥过程中渗透压力、围岩压力和围岩位移等多元信息演化规律,分析了隧道开挖过程中物理场信息变化规律,揭示了隧道施工诱发突水突泥灾害的致灾机理。 (5)通过分析不同工况条件下隧道开挖过程中围岩渗流场、应力场以及位移场的变化规律,探究了双洞隧道开挖过程中双洞效应对突水突泥灾害的发生带来的影响。