断层破碎带隧道涌水特征试验研究-岩土工程专业论文.docx

An Experimental Study of the Characteristics of Tunnel Water Burst in Fault Fracture ZoneA Thesis Submitted for the Degree of MasterCandidate：Chen Xingyu Supervisor：Prof. Yang XiaohuaChang’an University, Xi’an, China论文独创性声明本人声明:本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任 何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。口μ月年沪、均λJb吵得名 签 者文本声明的法律责任由本人承担。论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。(必威体育官网网址的论文在解密后应遵守此规定〉论文作者签名: 导师签名:在街 2仙tO l S 年 6 月 10 日知I 年 b 月/J日摘要近年来，随着我国交通建设事业的快速发展和隧道建设技术的不断提高，隧道工程 向大埋深、长洞线、地质复杂、灾害频发等特点发展。其中，穿越断层破碎带隧道的涌 水灾害已成为隧道施工过程中的最主要地质灾害之一，其所造成的人员伤亡及经济损失 也在各类隧道地质灾害中居于前列。因此，对穿越断层破碎带隧道的掌子面防突层安全 厚度和隧道发生涌水时的涌水量、水压力的变化特征进行试验研究与分析具有重要意 义。本文依托岑（溪）水（汶）高速公路岑溪大隧道工程，以穿越断层破碎带的隧道为 研究对象，采用模型试验和数值模拟相结合的方法，在自重应力场作用下，对无地表水 补给无注浆、有地表水补给无注浆和有地表水补给预注浆的三种工况下，隧道开挖过程 中的涌水特征进行研究。其主要研究内容及结论如下：1. 基于相似理论，对模型试验进行设计。以几何相似常数（ Cl =80）、重度相似常 数（ C??=1）和渗透系数相似常数（ Ck =1）为基础，推导模型试验中其余各物理力学参 数的相似常数，并配制围岩及衬砌结构的相似材料。2. 在自重应力场作用下，对无地表水补给无注浆、有地表水补给无注浆和有地表水 补给预注浆的三种工况下的隧道开挖进行模型试验，研究穿越断层破碎带隧道施工时的 涌水特征，得出了三种工况下隧道涌水时的涌水量、水压力的变化规律及隧道发生涌水 的掌子面防突层的安全厚度。3. 采用有限元分析软件 Midas/GTS 对室内模型试验中的三种工况进行数值模拟， 并将数值分析结果与模型试验结果进行对比分析，得出穿越断层破碎带隧道的涌水特 征，该结论将为类似隧道施工过程中的涌水防治与处治提供一定的参考依据。关键词：隧道，断层破碎带，涌水模型试验，数值模拟，安全厚度AbstractWith the development of Chinese transportation construction and tunnel construction techniques in recent years, the tunnel project turns to be characterized by larger buried depth, longer tunnel line, more complicated geological interference, and more frequent disaster-induced destruction. Among all the blocks of tunnel construction, water inrush disaster in fault fracture zone has become one of the major geological disasters leading in casualties and economic losses. Therefore, it is of great significance to conduct an experimental study and analysis on the variation characteristics of water inrush, water pressure, water transfusion, and wall rock displacement when water inrush emerges at the again