裂隙巖體隧道與地下水環(huán)境相互作用機(jī)理及控制技術(shù)研究.pdf

1、隧道建設(shè)與地下水環(huán)境及次生的生態(tài)環(huán)境是相互作用制約的矛盾體，與地下水作斗爭(zhēng)是隧道建設(shè)者多年來(lái)費(fèi)盡心機(jī)去解決的技術(shù)難題之一。一方面是地下水對(duì)隧道的影響:富水地層開(kāi)挖隧道會(huì)帶來(lái)突水涌泥的安全威脅，全包防水形成高水壓考驗(yàn)隧道結(jié)構(gòu)承載能力，運(yùn)營(yíng)隧道滲漏水危及行車安全;另一方面是隧道對(duì)地下水環(huán)境的影響，富水地層開(kāi)挖隧道造成水資源流失、水位下降、生態(tài)及人居環(huán)境惡化等不良影響。二者矛盾涉及到施工安全、環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)投入和社會(huì)效應(yīng)等多方面。深入開(kāi)展裂隙

2、巖體隧道與地下水環(huán)境相互作用機(jī)理及控制技術(shù)研究，可為降低施工風(fēng)險(xiǎn)、保證運(yùn)營(yíng)安全、保護(hù)地下水環(huán)境提供參考依據(jù)和技術(shù)支持，將具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)際意義。
　　地下水發(fā)育的多樣性和復(fù)雜性、裂隙巖體的非均質(zhì)性及滲流各向異性、施工及運(yùn)營(yíng)過(guò)程的動(dòng)態(tài)性等決定著裂隙巖體隧道與地下水環(huán)境相互作用科學(xué)問(wèn)題研究的困難性。論文針對(duì)裂隙巖體隧道特點(diǎn)，對(duì)目前山嶺隧道大多采用的“半包”防水結(jié)構(gòu)，采用理論分析、數(shù)值計(jì)算、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及應(yīng)用驗(yàn)證相結(jié)合的方法，開(kāi)展了施

3、工及運(yùn)營(yíng)階段隧道對(duì)地下水環(huán)境的影響規(guī)律研究、運(yùn)營(yíng)階段地下水環(huán)境變化對(duì)隧道襯砌背后水壓力的影響規(guī)律研究，并在此基礎(chǔ)上提出裂隙巖體隧道與地下水環(huán)境相互影響評(píng)價(jià)技術(shù)體系，最后應(yīng)用于石太客運(yùn)專線石板山隧道和貴廣鐵路東科嶺隧道兩個(gè)實(shí)際工程中進(jìn)行檢驗(yàn)，取得以下研究成果:
　　(1)確定了初始、施工和運(yùn)營(yíng)三個(gè)研究階段，將影響因素分為不可控因素和可控因素，分階段確定研究重點(diǎn)和研究目標(biāo)。
　　(2)根據(jù)裂隙巖體隧道滲流特點(diǎn)及隧道施工及運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)

4、，考慮裂隙巖體分層及層理產(chǎn)狀，建立了裂隙巖體非均質(zhì)、非軸向各向異性等效隧道瞬態(tài)滲流模型，用于模擬隧道開(kāi)挖施工過(guò)程、結(jié)構(gòu)施作過(guò)程、不同防排水措施及時(shí)問(wèn)對(duì)的地下水滲流的影響規(guī)律。
　　(3)揭示了隧道施工及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中地下水滲流規(guī)律，掌握了滲流速度、地下水位、地下水資源流失量及排水影響半徑隨施工及運(yùn)營(yíng)過(guò)程的變化規(guī)律。
　　(4)揭示了裂隙巖體隧道與地下水環(huán)境相互作用機(jī)理。分別研究了施工及運(yùn)營(yíng)階段不可控因素和可控因素對(duì)地下水資源流失

5、量、水位變化、水位恢復(fù)及襯砌背后水壓力的影響規(guī)律。
　　(5)提出為實(shí)現(xiàn)保護(hù)地下水環(huán)境及減小襯砌背后水壓力，而在隧道選址及設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的工程措施建議。隧道選址時(shí)應(yīng)選擇低滲流性的水平巖層更為有利;設(shè)計(jì)選擇高位隧道以減小水位埋深;施工方法選用每部封閉成環(huán)的CRD法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、CD法更有利;支護(hù)封閉時(shí)間越短越有利;提高噴層整體抗?jié)B性能，減少噴層開(kāi)裂滲漏，減少襯砌開(kāi)裂滲漏，保證防水板、排水盲管等防排水結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量特別重要。

6、“半包”防水條件下，注漿加固可實(shí)現(xiàn)地下水環(huán)境與隧道工程相互作用過(guò)程中的“雙贏”，既有效控制了水資源流失和水位下降，又有效減小了拱墻襯砌背后的水壓力，注漿方式也是實(shí)現(xiàn)“限量排放”行之有效的方法。
　　(6)提出了裂隙巖體隧道與地下水環(huán)境相互作用評(píng)價(jià)技術(shù)體系。確定了二者相互作用過(guò)程中的4個(gè)評(píng)價(jià)目標(biāo)Ui，構(gòu)建了5類共29項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)成的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，提出了各評(píng)價(jià)目標(biāo)預(yù)測(cè)(Upi)與控制(Uci)分項(xiàng)評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)方法，建立了二者相互作用負(fù)效