層間孔隙巖溶水對水工隧洞圍巖穩(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)值模型的基礎上，研究了層間孔隙巖溶水影響下有壓水工隧洞在開挖、運營以及檢修等三種工況下圍巖的穩(wěn)定性。本文的主要研究內容及成果如下:
　　(1)在已有研究成果的基礎上總結出了層間孔隙巖溶水及其影響巖層的基本概念、相關概化模型以及數(shù)值模型，并進行簡要介紹和實例例舉。
　　(2)根據(jù)基本的滲流理論以及相應的水流運動方程，分析巖體孔隙度和體積變化之

2、間的關系，提出研究滲流-應力耦合的具體分析方法，以已有研究中滲透系數(shù)、應力、應變和孔隙度之間的關系為基礎，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上，采用ABAQUS軟件，利用滲透系數(shù)和體積應變之間關系編制用戶子程序，建立基于流固耦合理論的層間孔隙巖溶水對水工隧洞圍巖穩(wěn)定性影響的數(shù)值分析模型，針對各種工況進行計算、分析。
　　(4)對有限元模型的計算結果進行應力分析，發(fā)現(xiàn)在開挖階段，隧洞下方均出現(xiàn)應力集

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)應力集中區(qū)。隧洞圍巖應力水平均隨洞徑增大而增大，且圍巖應力隨著隧洞位于中部巖體的部分增大而增大。當隧洞跨層或全部位于含水層中時，圍巖應力值發(fā)生復雜突變并在各階段產(chǎn)生極不穩(wěn)定的反復變化。
　　(5)對有限元模型的計算結果中關鍵點位移變化分析，發(fā)現(xiàn)在各種工況下，隧洞在三個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