辽东湾核电站隧道围岩松动圈探测评价与开挖支护力学特性研究

论文摘要

绿色低碳和谐社会的建设与发展,使得核电在国际能源结构中的地位迅速提高,核电站建设成为世界各国的热点话题。核电站的建设过程中,伴随着庞大的土建工程,随之带来的施工安全和永久稳定性在核电站高等级安全要求情况下,显得尤为重要。本论文依托环渤海在建第一座核电站——辽宁红沿河核电站厂区内CA-CB-PX系统隧道工程。隧道的设计与施工过程中,需要考虑很多因素,隧道围岩稳定性直接影响隧道在施工过程和运营期安全问题,而围岩松动圈又是分析隧道稳定性是的一个重要因素。根据松动圈厚度值、围岩力学特性分析和施工监控量测对围岩稳定性评价有非常重要意义。本论文开展隧道围岩松动圈探测评价与开挖支护力学特性研究,主要研究内容和结论如下:（1）通过文献查阅分析了隧道围岩松动圈发生、发展机理和范围影响因素,根据围岩松动特征,对比围岩松动范围探测方法,选择探地雷达技术用于探测隧道围岩松动范围,提出了探地雷达测试围岩松动范围的波相识别方法。（2）结合CA-CB-PX系统隧道工程,利用探地雷达探测技术针对不同围岩段进行测试,统计了不同围岩段松动圈的厚度,同时利用传统的超声波测试技术测试隧道围岩松动圈,并认证了探地雷达探测结果;根据探地雷达技术探测的隧道围岩松动圈厚度值,为隧道围岩支护优化设计提供了重要参考。（3）利用有限元软件Phase2D对不同地貌地层隧道围岩进行开挖支护数值模拟,分析了隧道围岩力学特性;同时,对隧道经过节理裂隙密集带情况下,提出对其地表注浆加固的处治措施,处治效果良好。（4）针对隧道施工过程中的监控量测,开展了不同围岩监测数据的处理与分析,得出了相应的变形规律,进行了信息反馈与设计优化,并指导了施工。综合围岩松动圈厚度值、数值模拟结果和监控量测的结果,验证了隧道围岩支护的稳定性,表明设计参数可靠,施工方法合理。本论文开展的核电站隧道松动圈探测评价与力学特性研究成果,指导了实体工程,可为类似工程的建设提供借鉴经验。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 研究的目的、意义
• 1.3 国内外围岩松动圈研究现状
• 1.3.1 松动圈理论研究状况
• 1.3.2 围岩松动圈声波测试方法
• 1.3.3 围岩松动圈多点位移计量测方法
• 1.3.4 围岩松动圈探地雷达测试方法
• 1.3.5 围岩松动圈其它探测方法
• 1.4 依托工程概况
• 1.4.1 工程简介
• 1.4.2 工程地质条件
• 1.4.3 水文地质状况
• 1.4.4 隧道洞体段开挖支护设计
• 1.4.5 隧道洞口段、节理裂隙密集带开挖支护设计
• 1.5 论文研究思路启示
• 1.6 本论文研究主要内容与技术路线
• 1.6.1 研究主要内容
• 1.6.2 研究技术路线
• 第二章 隧道围岩松动圈探测原理与施工监控量测方法
• 2.1 探地雷达探测原理与方法
• 2.1.1 探地雷达探测原理
• 2.1.2 电磁波的工程介质传播特性
• 2.1.3 雷达探测数据处理
• 2.1.4 隧道围岩松动的探地雷达波相识别
• 2.2 超声波测试原理与方法
• 2.2.1 超声波测试原理
• 2.2.2 超声波现场测试与数据处理方法
• 2.3 隧道施工监控量测方法
• 2.3.1 监测目的
• 2.3.2 监测项目
• 2.3.3 监控量测方法
• 2.3.4 监测断面布置与量测频率
• 2.3.5 数据处理方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 隧道开挖支护引起的的围岩松动圈探测与分析
• 3.1 探地雷达松动圈探测方案
• 3.1.1 准备工作
• 3.1.2 雷达天线频率选择
• 3.1.3 测试参数选取
• 3.1.4 探测测线布置
• 3.2 探地雷达松动圈探测结果与分析
• 3.2.1 探地雷达松动圈探测成果
• 3.2.2 围岩松动圈及空洞非密实区判别与分析
• 3.3 围岩松动圈超声波测试与探地雷达探测成果认证
• 3.3.1 围岩松动圈超声波测试成果分析
• 3.3.2 围岩松动圈超声波测试与探地雷达探测成果对比
• 3.4 本章小结
• 第四章 不同地貌地层隧道围岩开挖支护力学特性数值模拟研究
• 4.1 隧道开挖支护模型建立与材料物理力学参数选取
• 4.1.1 隧道开挖支护模型建立
• 4.1.2 隧道开挖支护物理力学参数选取
• 4.2 中等风化围岩隧道开挖支护力学特性分析
• 4.2.1 中等风化花岗岩考虑地下水情况
• 4.2.2 中等风化片麻岩考虑地下水情况
• 4.2.3 中等风化花岗岩考虑放水孔排水情况
• 4.2.4 中等风化片麻岩考虑放水孔排水情况
• 4.2.5 有限元强度折减稳定性分析
• 4.3 强风化围岩隧道开挖支护力学特性分析
• 4.3.1 强风化花岗岩考虑地下水情况
• 4.3.2 强风化片麻岩考虑地下水情况
• 4.3.3 强风化花岗岩考虑放水孔排水情况
• 4.3.4 强风化片麻岩考虑放水孔排水情况
• 4.3.5 有限元强度折减稳定性分析
• 4.4 岗丘地貌倾斜节理裂隙密集带隧道开挖支护力学特性分析
• 4.4.1 考虑地下水+放水孔情况
• 4.4.2 考虑节理裂隙密集带注浆情况
• 4.4.3 有限元强度折减稳定性分析
• 4.5 冲沟地貌陡倾节理裂隙密集带隧道开挖支护力学特性分析
• 4.5.1 考虑地下水+放水孔情况
• 4.5.2 考虑节理裂隙密集带注浆情况
• 4.5.3 有限元强度折减地表冲沟边坡稳定性分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 隧道施工过程中监控量测与分析
• 5.1 监控量测依据与监测布置
• 5.1.1 监测方案编制依据
• 5.1.2 监测项目
• 5.1.3 监测断面、测点布置
• 5.2 监测数据分析
• 5.2.1 洞口段围岩监测数据分析
• 5.2.2 节理裂隙密集带围岩监测数据分析
• 5.2.3 Ⅴ类围岩监测数据分析
• 5.3 隧道开挖不排水情况有限元强度折减稳定性分析
• 5.4 隧道开挖排水情况有限元强度折减稳定性分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 主要研究成果
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A
• 附录B
• 文献综述
• 参考文献
• 摘要
• ABSTRACT