裂隙巖體隧道與地下水環(huán)境相互作用機理及控制技術(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，與地下水作斗爭是隧道建設(shè)者多年來費盡心機去解決的技術(shù)難題之一。一方面是地下水對隧道的影響:富水地層開挖隧道會帶來突水涌泥的安全威脅，全包防水形成高水壓考驗隧道結(jié)構(gòu)承載能力，運營隧道滲漏水危及行車安全;另一方面是隧道對地下水環(huán)境的影響，富水地層開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)濟投入和社會效應(yīng)等多方面。深入開展裂隙

2、巖體隧道與地下水環(huán)境相互作用機理及控制技術(shù)研究，可為降低施工風(fēng)險、保證運營安全、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)價值和實際意義。
　　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、施工及運營過程的動態(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)問題研究的困難性。論文針對裂隙巖體隧道特點，對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)值計算、現(xiàn)場試驗及應(yīng)用驗證相結(jié)合的方法，開展了施

3、工及運營階段隧道對地下水環(huán)境的影響規(guī)律研究、運營階段地下水環(huán)境變化對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)境相互影響評價技術(shù)體系，最后應(yīng)用于石太客運專線石板山隧道和貴廣鐵路東科嶺隧道兩個實際工程中進(jìn)行檢驗，取得以下研究成果:
　　(1)確定了初始、施工和運營三個研究階段，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和研究目標(biāo)。
　　(2)根據(jù)裂隙巖體隧道滲流特點及隧道施工及運營特點

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，用于模擬隧道開挖施工過程、結(jié)構(gòu)施作過程、不同防排水措施及時問對的地下水滲流的影響規(guī)律。
　　(3)揭示了隧道施工及運營過程中地下水滲流規(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營過程的變化規(guī)律。
　　(4)揭示了裂隙巖體隧道與地下水環(huán)境相互作用機理。分別研究了施工及運營階段不可控因素和可控因素對地下水資源流失

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、施工及運營過程中的工程措施建議。隧道選址時應(yīng)選擇低滲流性的水平巖層更為有利;設(shè)計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)封閉時間越短越有利;提高噴層整體抗?jié)B性能，減少噴層開裂滲漏，減少襯砌開裂滲漏，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，注漿加固可實現(xiàn)地下水環(huán)境與隧道工程相互作用過程中的“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)境相互作用評價技術(shù)體系。確定了二者相互作用過程中的4個評價目標(biāo)Ui，構(gòu)建了5類共29項評價指標(biāo)構(gòu)成的評價指標(biāo)體系，提出了各評價目標(biāo)預(yù)測(Upi)與控制(Uci)分項評價的評價方法，建立了二者相互作用負(fù)效