论文部分内容阅读
隧道工程建设中,由于揭露富水地层而导致的突水突泥等地质灾害,造成重大的人员伤亡和经济损失。帷幕注浆是治理地下工程水害的有效技术手段,但是受限于富水地层结构模式的复杂性和注浆工程的隐蔽性,富水地层注浆堵水加固理论研究远远滞后于工程实践。本文针对富水地层隧道帷幕注浆加固圈参数施工设计问题,根据流固耦合相关理论,运用有限元计算软件,分析影响隧道注浆加固圈堵水加固效能及其稳定性的基本因素,研究不同因素对隧道稳定性影响的大小和程度,并在此基础上结合钟家山隧道F2断层富水破碎带灾害综合治理注浆工程实例,对富水地层合理注浆加固圈参数进行研究,确定最优参数组合,提出适用于富水地层的帷幕注浆堵水加固方法。主要进行了以下研究：(1)隧道注浆加固圈稳定性影响因素研究。利用数值仿真方法,建立数值计算工况,通过数值解获得围岩渗流场、位移场、应力场、塑性区等分布变化指标,通过比对工况分析了水文地质、注浆加固圈参数等多项因素对隧道加固围岩(注浆加固圈)应力特性与变形的影响态势规律,为研究不同因素对隧道注浆加固圈性能影响的程度提供了依据,并首次将COMSOL Multiphysics数值模拟软件运用于隧道注浆加固圈稳定性影响因素研究中。(2)隧道注浆加固圈影响因素序列化研究。创新性地采用正交试验方法设计,分析不同隧道稳定性判据指标下的稳定性因素影响权重,确定各项因素对隧道注浆加固圈稳定性影响的主次顺序,为进行帷幕注浆加固圈参数优化提供了方法和依据。(3)典型富水地层隧道注浆加固圈参数优化和帷幕注浆设计。结合江西省钟家山隧道F2断层富水破碎带灾害综合治理注浆工程,基于正交试验方法,确定注浆加固圈最优参数组合,并设计富水地层隧道帷幕注浆方案,为注浆加固圈堵水加固效能的发挥和隧道安全稳定施工提供了重要保障,并通过工程实践验证正交试验方法设计在注浆加固圈影响因素序列化研究和参数优化中的可靠性。本设计思路、方法同样适用于以其他隧道稳定性判据为指标的影响因素序列化分析和参数优化,具有推广价值。