162709字博士毕业论文隧道工程断层破碎带注浆加固原理及应用探讨
论文类型：博士毕业论文
论文字数：162709字
论点：断层,加固,破碎
论文概述：
本文是工程博士论文，本文针对常见的断层破碎带地质灾害问题，研究了断层破碎带岩体注浆加固机理与灾害处治复合控制注浆方法。
论文正文：
第一章导言
大量突水突泥灾害案例和工程实践表明，富水断层破碎带是危险道路安全施工的关键控制因素。断层形成过程中的多期构造运动导致其内部构造与空之间具有很强的各向异性，其构造发育特征、充填条件和水文地质条件十分复杂。目前，对危险地质灾害的研究主要集中在断层破碎带的力学机制、工程地质特征、地下水运动规律、灾害发生机制、超前勘探钻井、地球物理勘探等方面，而对断层破碎带灾害注入和治理的理论和技术研究还不够。主要表现在灾后注射框架处理方案设计、注射加固技术和施工方法等方面缺乏理论支持。，这使得难以制定相关的规范和标准。灾害管理往往采取过于保守的对策或过于盲目的方法，导致工期、成本和施工安全难以控制。因此，如何对断层破碎带地质灾害区进行有效的注浆加固，已成为危险道路建设中的关键问题之一，也是一个具有挑战性的研究课题。因此，隧道拱灌浆灾后处理的研究具有重要的理论价值和工程应用价值，有助于进一步完善灌浆加固理论，提高灌浆技术水平。
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第二章断层突水突泥灾害特征及工程地质模型
2.1简介
不同类型的断层导致不同类型的灾害。正常断层区的地应力主要是重力。隧道开挖过程中，围岩稳定性受结构面控制。在硬岩地区的正常断层上发生崩塌，如局部块体坠落、整体崩塌和层理滑动(1)在软岩地区或软硬岩互层区域的正常断层上经常发生崩塌和水泥浪涌。平移断层区存在较大剪应力，断层平面上发育软弱夹层，经常导致以岩体错位或变形为特征的地质灾害，如两块岩体板块错位引起的开挖断面变形，或岩体挤入孔内破坏支护。逆断层区存在强烈的构造压应力。岩爆通常发生在坚硬岩石区的逆断层上。软岩地区逆断层上壁岩体由于强烈挤压形成了一个较宽的破碎带，导致连续坍塌、突水和突泥。综上所述，断层涌水灾害及其并发的泥浆涌水事故是隧道施工过程中最严重的地质灾害之一。特别是在软岩地区或软硬互层地区的断层，强烈的地质构造和地下水的长期物理化学作用形成了一定宽度的富泥断裂带。岩体的自稳定能力、强度、抗剪强度和抗渗性极差。如果地表水或地下含水层群补给充足，灾害的强度和规模将难以估计。
2.2[水道突发性突水灾害/br/]复杂的工程地质环境和水文地质环境是危险道路灾害的主要原因；如何查明地质环境是地下工程建设的一大挑战。危险道路水泥涌本质上是由地下水运输网络或储存条件的外部干扰引起的动态不稳定现象。因此，导水构造的发展演变是影响隧道地质灾害的关键环节，大多数事故都是由于对导水通道认识不清造成的。正确认识和合理分类导水结构是研究突发性涌水机理和治理技术的前提和基础。本节从队道地质灾害治理的角度出发，综合考虑地下工程施工过程中涌水材料的特性和导水结构的形态特征空，重新定义导水结构的类型，深入研究典型地下水灾害的特征，并提出注浆治理的关键技术。
第三章断层松散破碎岩体注浆加固机理研究……39
3.1导言……39
3.2松散破碎岩体注浆加固试验装置及注浆加固试验装置的试验设计.........39
第四章优势通道富水断层破碎带注浆加固机理研究....77[/溴/]4.1导言……77
4.2断层破碎带优势研究；……77
4.3劈裂灌浆加固优越性的理论研究.......81
第五章富水断层破碎带注浆加固模拟试验及围岩稳定性研究.......98
5.1导言.......98
5.2三维模拟测试系统.......98
5.3测试设计.......100
第六章复合控制灌浆加固技术的现场应用研究
6.1
富水断层破碎带地质灾害治理是山地灾害道路建设的关键问题之一。准确超前的地质探测预报、科学的治理方案和施工方法是灾害管理成功的重要保证。工程因素、地质环境、气象条件等多种因素的相互作用，导致危险道路地质灾害治理工作极其复杂，表现为灾区工程地质环境和水文地质环境的显著各向异性，以及不同地区适用的各种参数的注入和安装材料、注入和安装技术及方法的巨大差异。同时，灾害灌浆处理必须兼顾工程成本和工期。迫切需要针对不同的围岩介质条件找到合理的注浆参数。本章综合运用各种注射方法、注射材料和技术，提出复合控制加固方法和技术，以控制加固范围，保证加固质量。该技术已在江西省吉连高速公路永琏隧道富水断层破碎带突水突泥治理工程中应用，取得了满意的效果。
6.2复合控制灌浆加固原理
三重复合是指三个层面的结合。一是获奖材料的合理选择和调配。例如，山东大学开发的材料与受灾地区的水泥材料相结合，可以保证加固质量，起到限制加固范围的作用。其次，采用注浆支护相结合的方法，可以实现松散破碎区域岩土体的充填、注浆和安装，有利于控制加固范围。普通水泥单液包可以渗透到多孔岩石中，进一步增强断层岩的加固防渗效果。第三，这个过程很复杂。例如，断层破碎带突水突泥扰动区和严重破碎区采用分段推进工艺，从浅到深依次分段逐步加固岩土，提高地层整体性能。对于深层或承压水腔，应采用深部定位技术，重点改善局部薄弱区域的岩体性能。对于自稳能力强的地段和风化岩层，可采用全孔注浆技术缩短时间。
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第七章结论和展望
针对复杂地质条件下隧道施工过程中断层破碎带常见的地质灾害，结合理论分析、室内试验、模拟试验和现场试验，研究断层破碎带灾害治理的注浆机理和复合控制注浆方法。主要讨论了断层岩的强化强度增长规律、添加固体的微观形貌特征和破坏模式，揭示了断层岩的强化机理。在理论研究的基础上，提出了具有主导通道的断层带岩石扩散模型，建立了基于可变本构关系的主导人工裂缝注入扩散控制方程，揭示了内部裂缝控制断层带的强化机制。通过钢筋三维模拟试验，讨论了荷载传递过程中的空效应，得到了破碎岩体和固体开挖的稳定性特征和渐近失稳规律。最后，本文提出了断层破碎带突水突泥灾害复合防治技术体系，并依托江西省吉连高速公路永琏隧道突水突泥治理工程进行了大量的现场试验，验证了该系统的实用性和高效性，并得出了一些有益的结论。
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参考文献(省略)