地下水隧道工程论文提纲

论文题目：地下水限量排放下裂隙岩体隧道渗流稳定性研究

摘要：裂隙岩体中围岩和地下水处于一种相对平衡的状态,隧道开挖建设后,隧洞本身形成新的排水通道,地下水大量涌出,原有的渗流平衡状态被打破,从而形成了突涌水灾害。突涌水灾害对施工人员的安全和隧道周边生态环境的平衡都造成了严峻的威胁和挑战,因此,出于安全性、经济性以及环保性等多个方面的要求,我们需要建立起一套基于生态环境保护的隧道地下水排放标准,并在此基础上对裂隙岩体的渗流稳定性进行研究,以此来对隧道的突涌水灾害实现更好的预防和处治。本文在归纳和总结国内外学者研究成果的基础上,采用了理论推导、数值模拟,试验分析以及与工程实际相结合的方式,以富水山岭隧道为对象,对基于生态环境保护的地下水限量排放标准的制定、裂隙岩体的渗流特性、渗流场与应力场的耦合机制、裂隙岩体隧道渗流稳定性的影响因素、注浆模拟堵水限排等进行了深入具体的研究,主要工作和研究成果如下:（1）研究了国内外隧道工程地下水限量排放的技术应用,基于生态环境保护的要求,结合工程实际,通过理论计算,制定了不同季节、不同围岩渗透系数、不同水位高度及不同排水量下的隧道地下水限量排放标准。（2）通过裂隙岩体试块的渗透性试验,分析得出了裂隙岩体的渗透系数与围压、孔隙水压以及应变之间的变化规律;同时,通过对裂隙岩体试块进行渗透数值模拟研究,验证其试验结果的合理性与正确性。（3）研究裂隙岩体应力场与地下水渗流场之间的耦合作用,基于离散单元法,对比分析耦合计算和非耦合计算下隧道开挖后其围岩应力场和地下水渗流场的变化情况,结果证实耦合计算的情况更为合理,因此考虑耦合作用非常必要。（4）在考虑流固耦合作用的基础上,通过控制单一变量的方法,研究节理倾角、节理间距、节理法向刚度、竖向地应力和隧道水位高度等因素对裂隙岩体隧道渗流稳定性的影响规律,为不同工况下的裂隙岩体隧道开挖提供参考借鉴。（5）运用Bingham流体模型进行注浆模拟,以工程实例为背景,在限量排放的标准下,通过对不同注浆圈渗透系数和注浆圈厚度的工况进行模拟分析,确定考虑岩体渗流与围岩稳定性条件下的注浆参数最优值。

关键词：隧道工程;渗流稳定性;注浆堵水;流固耦合;限量排放

学科专业：工程硕士（专业学位）

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 地下水限量排放理论研究现状

1.2.2 裂隙岩体渗流特性研究现状

1.2.3 裂隙岩体流固耦合机理研究现状

1.3 主要研究内容

1.4 技术路线

第二章 地下水限量排放标准研究

2.1 地下水限量排放技术的提出

2.2 现有隧道限量排放标准

2.3 基于生态环境保护的富水区岩溶隧道排水量确定方法

2.3.1 工程背景

2.3.2 地下水资源量分析

2.3.3 富水区岩溶隧道限排量确定步骤

2.3.4 计算参数的选取

2.3.5 影响范围选取

2.3.6 地下水位降深的计算

2.4 隧道工程限量排放标准的工程应用研究

2.5 本章小节

第三章 裂隙岩体的渗流特性研究

3.1 裂隙岩体结构特征研究

3.2 裂隙岩体的渗流特性

3.3 裂隙岩体渗流特性试验

3.3.1 试验仪器

3.3.2 试验原理

3.3.3 试验过程

3.3.4 试验结果分析

3.4 渗流特性试验数值模拟

3.4.1 模型建立

3.4.2 计算参数的选取

3.4.3 数据处理与分析

3.5 本章小结

第四章 裂隙岩体的流固耦合机制研究

4.1 渗流场与应力场的耦合机制

4.1.1 应力场对渗流场的影响

4.1.2 渗流场对应力场的影响

4.2 基于离散单元法的裂隙岩体流固耦合分析

4.2.1 离散单元法作用机理

4.2.2 软件选取

4.2.3 流固耦合力学效应

4.2.4 流固耦合基本算法

4.3 流固耦合计算模式对裂隙岩体稳定性及渗流的影响

4.3.1 模型建立与参数选取

4.3.2 流固耦合效应对裂隙岩体稳定性的影响

4.3.3 流固耦合效应对裂隙岩体隧道渗流场的影响

4.4 本章小节

第五章 裂隙岩体隧道渗流稳定性的影响因素研究

5.1 模型建立与参数选取

5.1.1 模型的建立

5.1.2 计算参数的选取

5.2 节理倾角对裂隙岩体隧道渗流影响分析

5.3 节理间距对裂隙岩体隧道渗流影响分析

5.4 节理法向刚度对裂隙岩体隧道渗流影响分析

5.5 竖向地应力对裂隙岩体隧道渗流影响分析

5.6 隧洞水位高度对裂隙岩体隧道渗流影响分析

5.7 本章小节

第六章 裂隙岩体注浆模拟研究及工程应用

6.1 注浆堵水限排应用现状

6.2 注浆模拟方法

6.2.1 工程概况

6.2.2 模型建立

6.2.3 计算参数的选取

6.2.4 注浆模拟的实现

6.3 模拟结果与分析

6.3.1 不同注浆圈渗透系数对裂隙岩体隧道渗流稳定性影响

6.3.2 不同注浆圈厚度对裂隙岩体隧道渗流稳定性影响

6.3.3 裂隙岩体隧道注浆堵水参数对限量排放量的影响

6.4 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献