復(fù)雜地質(zhì)條件下富水區(qū)域帷幕注漿技術(shù)研究及應(yīng)用.pdf

1、隨著我國(guó)交通網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與發(fā)展，隧道工程所占的比例越來越大，穿越的地質(zhì)條件也越來越復(fù)雜，公路施工建設(shè)中穿越含有富水的隧道經(jīng)常出現(xiàn)。隧道在施工過程中有大量水的存在，如地下水、暗河等，這也為隧道圍巖穩(wěn)定性帶來了嚴(yán)重困難。因此，如何保證高速公路隧道安全穿越含有富水區(qū)域，對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性研究具有重要意義。
　　本研究依托重慶南川至貴州道真高速公路重慶段三泉隧道，通過建立理論體系模型、室內(nèi)試驗(yàn)研究、數(shù)值模擬，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試資料，積極開展隧道富

2、水區(qū)域的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究，提出深孔超前帷幕注漿技術(shù)，對(duì)隧道水治理、圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行研究，為相應(yīng)富水區(qū)域隧道建設(shè)提高寶貴的經(jīng)驗(yàn)，主要結(jié)論和成果如下：
　?、偻ㄟ^研究地下水在裂隙介質(zhì)中的滲流規(guī)律，分析不同條件下地下水的滲流特性，研究了滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)相互作用的機(jī)理，得到了滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)相互作用的關(guān)系式。應(yīng)力場(chǎng)通過影響裂隙結(jié)構(gòu)面的厚度，從而改變了巖體的滲透能力；而滲流場(chǎng)通過改變應(yīng)力場(chǎng)的環(huán)境，從而影響應(yīng)力場(chǎng)，兩者相互作用處于動(dòng)態(tài)的平衡之中。結(jié)

3、合巖溶隧道的特點(diǎn)，運(yùn)用解析法重點(diǎn)研究了均勻介質(zhì)中穩(wěn)定流的滲流場(chǎng)分布情況，得出了巖溶隧道地層水壓的分布規(guī)律，推導(dǎo)出復(fù)雜地質(zhì)條件下滲流場(chǎng)計(jì)算公式。
　?、谕ㄟ^現(xiàn)場(chǎng)空心包體解除法測(cè)試和實(shí)驗(yàn)室Kaiser效應(yīng)對(duì)三泉隧道右洞K4+925.00～K7+577.632段進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)試，通過測(cè)試結(jié)果對(duì)比分析，得出該段原巖三維地應(yīng)力，最大主應(yīng)力比值為1.22，中間主應(yīng)力比值為0.83，最小主應(yīng)力比值為0.90，且主應(yīng)力方向和傾角接近。
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4、由于地下水會(huì)對(duì)巖體裂隙的間距增大及延展，從而影響應(yīng)力場(chǎng)以及巖體強(qiáng)度的變化。因此，選擇3個(gè)典型斷面，斷面距離80m，圍巖等級(jí)相同均為Ⅳ級(jí)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力和位移測(cè)試。三個(gè)斷面分別埋設(shè)振弦式壓力計(jì)，同時(shí)分別布設(shè)一對(duì)水平收斂監(jiān)測(cè)點(diǎn)，三個(gè)拱頂監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采用地質(zhì)雷達(dá)研究地下水滲流對(duì)隧道圍巖松動(dòng)圈的影響分析，得出隧道圍巖松動(dòng)圈。利用多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)量出隧道圍巖松動(dòng)圈的范圍，驗(yàn)證了地質(zhì)雷達(dá)測(cè)量隧道圍巖松動(dòng)圈的結(jié)果是準(zhǔn)確的。
　?、軐?duì)三泉隧道K6+400～

5、K6+850段進(jìn)行（未）考慮多場(chǎng)耦合條件下分臺(tái)階施工對(duì)隧道穩(wěn)定性影響，分析隧道施工及帷幕注漿過程中滲流場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)以及塑性區(qū)的分布規(guī)律。研究滲流場(chǎng)對(duì)巖溶富水區(qū)域的各個(gè)物理場(chǎng)的影響情況，同時(shí)將研究結(jié)果對(duì)比文中現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果，相互補(bǔ)充驗(yàn)證，保證了研究?jī)?nèi)容的可靠性。對(duì)三泉隧道K6+400～K6+850段進(jìn)行帷幕注漿數(shù)值模擬研究，選取注漿加固圈厚度為2m、4m、6m和8m，并結(jié)合理論公式法以及經(jīng)驗(yàn)公式法進(jìn)行注漿帷幕安全厚度研究，最終確

6、定三泉隧道超前帷幕注漿加固圈厚度為8m。
　?、輰?duì)隧道現(xiàn)場(chǎng)帷幕注漿施工工藝進(jìn)行研究，以及帷幕注漿后對(duì)隧道水平和頂板移近量做效果對(duì)比分析，提出采用水泥-水玻璃類漿液的注漿材料，結(jié)合理論計(jì)算和數(shù)值模擬提出適合三泉隧道的深孔帷幕注漿方案以及步驟程序，給出了相關(guān)施工參數(shù)，對(duì)于巖土注漿工程的方案設(shè)計(jì)與施工實(shí)施具有指導(dǎo)與參考價(jià)值；帷幕注漿后采用監(jiān)控量測(cè)方法對(duì)隧道水平收斂量和頂板下沉量進(jìn)行效果檢驗(yàn)，得出帷幕注漿對(duì)隧道堵水和圍巖穩(wěn)定性具有同等重要