層間孔隙巖溶水對(duì)水工隧洞圍巖穩(wěn)定性的影響研究.pdf

1、本文采用理論分析和數(shù)值模擬等手段，在建立基于流固耦合理論的層間孔隙巖溶區(qū)有壓水工隧洞數(shù)值模型的基礎(chǔ)上，研究了層間孔隙巖溶水影響下有壓水工隧洞在開挖、運(yùn)營(yíng)以及檢修等三種工況下圍巖的穩(wěn)定性。本文的主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:
　　(1)在已有研究成果的基礎(chǔ)上總結(jié)出了層間孔隙巖溶水及其影響巖層的基本概念、相關(guān)概化模型以及數(shù)值模型，并進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹和實(shí)例例舉。
　　(2)根據(jù)基本的滲流理論以及相應(yīng)的水流運(yùn)動(dòng)方程，分析巖體孔隙度和體積變化之

2、間的關(guān)系，提出研究滲流-應(yīng)力耦合的具體分析方法，以已有研究中滲透系數(shù)、應(yīng)力、應(yīng)變和孔隙度之間的關(guān)系為基礎(chǔ)，分別建立耦合模型和有限元模型。
　　(3)在分析有限元模型基礎(chǔ)上，采用ABAQUS軟件，利用滲透系數(shù)和體積應(yīng)變之間關(guān)系編制用戶子程序，建立基于流固耦合理論的層間孔隙巖溶水對(duì)水工隧洞圍巖穩(wěn)定性影響的數(shù)值分析模型，針對(duì)各種工況進(jìn)行計(jì)算、分析。
　　(4)對(duì)有限元模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行應(yīng)力分析，發(fā)現(xiàn)在開挖階段，隧洞下方均出現(xiàn)應(yīng)力集

3、中區(qū)，該集中區(qū)面積隨隧洞洞徑增大而增大。圍巖受到的應(yīng)力隨隧洞到巖體交界處距離減小而增大，且更容易出現(xiàn)應(yīng)力集中區(qū)。隧洞圍巖應(yīng)力水平均隨洞徑增大而增大，且圍巖應(yīng)力隨著隧洞位于中部巖體的部分增大而增大。當(dāng)隧洞跨層或全部位于含水層中時(shí)，圍巖應(yīng)力值發(fā)生復(fù)雜突變并在各階段產(chǎn)生極不穩(wěn)定的反復(fù)變化。
　　(5)對(duì)有限元模型的計(jì)算結(jié)果中關(guān)鍵點(diǎn)位移變化分析，發(fā)現(xiàn)在各種工況下，隧洞在三個(gè)主要階段的位移變化均表現(xiàn)為:向斷面中心收縮→豎直方向略微收縮，水平