34570字硕士毕业论文基于统计分析理论的西南岩溶隧道涌水量测量分析
论文类型：硕士毕业论文
论文字数：34570字
论点：岩溶,隧道,西南地区
论文概述：
岩溶隧道涌突水灾害的发生是多因素共同作用下产生的结果，灾害可能发生的部位、几率大小及危害程度受介质岩溶化程度和其间地下水富集规律的控制，水力梯度越大、围岩岩溶发育程度越高
论文正文：
第一章前言
1.1选题的依据和意义
科技进步与社会发展。进入21世纪后，各种基础设施建设投资也在不断增加，地下空开发利用开始发挥越来越重要的作用。隧道设施在许多方面都有明显的优势，特别是在我国西南山区。隧道工程的建设给已经不景气的交通带来了便利。西南地区的许多重要项目正在启动或即将启动。众所周知，在西南地区复杂的地形条件下，隧道已成为工程应用的重要组成部分。然而，西南地区复杂的地形地貌和岩溶广泛发育的复杂地质环境为地质灾害提供了条件。在众多灾害中，岩溶地区隧道突水是最危险的灾害之一。云南和广西是中国西南部主要的喀斯特地区，包括四川、湖北和湖南。岩溶的形成和发展相对完整。这些地区断层、褶皱等区域地质构造相对发育，构造复杂。特殊的地理位置导致了新构造运动的活跃，常年温暖湿润的气候等因素的影响导致西南地区地表和地下岩溶比其他地区发育强烈。因此，西南地区复杂的环境地质和岩溶水文地质条件对隧道工程的建设和运营有很大的影响和控制。西南岩溶地区轨道交通干线建成后，西南交通建设中的长隧道长度增长迅速，且增长深度成正比。根据中国科学院地质研究所岩溶研究组1979年的研究数据，中国是世界上岩溶发育较多的国家，总面积为3.44×106km2，其中裸露面积为9.07×105km2。中国岩溶的分布主要在西南部，以云、贵州和广西为主要部分。贵州省80%以上是可溶岩区，四川、湖北、湖南部分地区岩溶高原面积为5.0×105km2，山西高原北部及其邻省岩溶高原面积为4.07×105km2(袁道贤等，1994)。新构造运动活跃、常年温暖湿润的气候等因素与地表和地下岩溶发育密切相关。
然而，复杂的环境地质条件和广泛的岩溶分布是隧道施工中遇到的岩溶突水灾害。突水、塌陷和枯竭灾害的长期不规则存在引起了人们的关注。据统计，我国铁路隧道突水灾害较为普遍，近三分之一的隧道发生突水灾害。例如，成昆线415条隧道中有93.5%在施工过程中有不同程度的突水。8条隧道的涌水量超过10，000立方米/天，13条隧道的涌水量严重(刘高，2002年)。据中国铁路工程总公司西南研究院统计，广渝高速公路华蓥山隧道发生涌水，涌水量达到686880 m3/d；京广铁路南岭隧道也发生了涌水，涌水量为81000 m3/d，隧道涌水造成的灾害主要表现在充填隧道和掩埋设备上，给隧道施工和灾后清理带来不便，甚至给人民生命财产带来不可预知的灾害。突水频繁地区隧道的正常运行也受到不同程度的影响，经济损失不可避免(王建修，2004年)。
70年代以前修建的许多铁路隧道，包括成昆、川黔、贵昆、攀西等。近几十年来，昆明南部、怀玉、宜万、黔渝、黔桂等几条岩溶隧道发生了严重的岩溶水涌和泥石流灾害。尤其著名的是宜万铁路隧道的路线。由于地质构造复杂，岩溶突水在施工过程中多次对工程造成严重影响。马鹿箐隧道暗河突水造成11人当场死亡。野三关隧道岩溶突水事故震惊全国，52人被淹，10人失踪。广渝高速公路华蓥山隧道施工过程中，最大涌水量为7.95m3/s。大瑶山隧道突水突泥灾害造成30多栋房屋不同程度受损，地面岩溶塌陷300多处，影响800多名农民生活。京广铁路双线。其中南岭隧道涌水高达2.2×104m3/d，造成京广铁路塌陷，地面塌陷65处，道路中断6小时，中线附近农田、水井、泉水排水，3年修复期，损失赔偿费用巨大。由此可见，岩溶隧道涌水灾害已成为一个亟待解决的重要问题。在过去的半个世纪里，人们开展了隧道突水预测的研究项目。然而，岩溶隧道突水灾害的预测和评价主要是基于先进地质的经验判断和预测结果。涌水灾害预测研究已有近半个世纪的历史，尤其是近30年来，研究方法有所深化。此外，扩展了各种地质预测方法，如声波探测、结合地质分析方法的界面定位、红外探测器探水方法、地质雷达探水方法、岩体温度监测方法和钻孔探水方法(何亮等，2007)等。在隧道施工中，非确定性统计模型、确定性数学模型、随机数学模型和非线性模型被用来预测隧道突水。然而，由于中国西南地区深埋(超长)隧道的复杂性、不确定性以及有限的条件和期限，因此缺乏深水勘探数据。隧道掌子面复杂的地质环境、地下水运动条件和水压预测的准确性仍然是隧道施工中的技术难题。我国部分铁路隧道预测涌水量和实际涌水量的相关统计数据表明，预测值与实测值之间的关系并不十分吻合。预测值与实测值之间的误差在20%以内，仅占统计样本总数的15%，超过50%的误差占统计样本的75%以上。一些隧道的预测误差高达几十倍(徐泽民，2000；王建修，2002年；李沧松，2006)。总体研究水平不满足隧道安全施工的需要，导致灾害频发。地质预测和预测研究越来越受到重视。在过去的半个世纪里，特别是近几十年来，研究的深度和广度都有了很大的扩展，但也存在许多不足和不足。隧道涌水量预测结合了传统的专业理论公式。根据工程的具体情况，许多专家学者传统上结合或引入了一些新的理论方法来预测输水隧洞，并取得了一定的成功(张磊，2007)。岩溶隧道涌水预测的难点在于岩溶隧道涌水灾害的发生。岩溶介质的特征和地下水的循环迁移条件受各种影响因素的控制。由于影响因素的选择，如果你不认为这是一个控制因素，这些因素是次要的。一方面，评价指标过多，在实际工作中不可操作。另一方面，它们忽略了因子指数对灾害可能性的贡献。造成因素的重要性和重量混淆或危害的测量与实际情况不符。
第二章中国西南岩溶特征概述
在中国西南岩溶地区，风瑞岩溶地貌的连续分布最大，发育类型最完整。以贵州高原为中心，包括贵州、云南、湖南、湖北、广西、广东、四川、重庆八省(区、市)，可溶性岩盐暴露面积114.2万km2，含可溶性岩底层暴露面积7.83亿km2，其中可溶性岩暴露面积46.9万km2。中国西南岩溶地区分布广泛，但不同地区岩溶地貌的特征和程度不同。例如，贵州高原以裸露岩溶为主，四川盆地以隐伏岩溶为主，湖南盆地主要包括隐伏岩溶和覆盖岩溶。这种差异主要是由于区域岩溶环境下不同区域的岩溶发育条件不同。因此，影响岩溶地貌发育程度和特征的因素包括:构造、气候、土壤、岩性等。，以及这些影响因素的直接作用方式和综合考虑的影响。本文从这个角度出发。初步探讨了该地区岩溶发育的条件和特征，该岩溶发育环境特征的差异为以后探讨岩溶隧道突水的影响因素提供了参考。
2.1西南地区地质特征
西南地区基本位于塔里木-华北地台、太平洋盆地和印度地台之间的扬子区稳定地台。这三大板块在不同时期不断碰撞挤压着扬子地台。同时挤压组合在扬子地台外围与三大板块之间形成了各种地槽褶皱系统，依次对应于西南褶皱系统、秦岭褶皱系统和华南褶皱系统。江南地区作为扬子地台的次级构造单元，比传统的稳定地台区具有更强的构造活动。该区构造线分布为“山地”构造，湘东、桂东北、鄂中和贵州遵义-贵阳地区主要为东北-NEE构造。中部的北部主要在近南北向(NNE~NNW方向)，中部的南部在近东西向。自晋宁运动以来，西部川滇青藏地区具有长期间歇性活动的特点。它由几个活动区、地块等组成。位于华南板块的西缘和冈瓦纳古陆北侧的印度板块的北缘，以及它们的组合带。总的来说，它具有长江古陆缘活动带的性质。主要区域构造线主要为北北西向，中间夹有东北向构造线。许多现代地震活动与北北西构造应力场有关(图2-1)。形成于地球历史早期并一直活跃到今天的构造体系主要包括云南-南山型构造体系、川-滇经向构造体系和青、藏、滇-缅、印度尼西亚傣族构造体系。此外，由于塔里木-华北地台向南挤压，四川北部和北部的湖北、重庆为部分东西向构造。龙门山和红河断裂以东的扬子陆块长期以来相对稳定。
第三章岩溶隧道突水控制因素.......21
3.1岩溶隧道突水影响因素分析.......21
3.1.1岩溶发育条件.......21
3.1.2隧道工程与地下水的关系.......23
3.2指标的定量分析........24
3.2.1量化指标的值........24
3.2.2定性指标的量化........27
第4章可以使用隧道信息统计.........28
4.1全隧道数据统计.......31
4.2隧道段信息统计.........33
4.3全隧道索引数字化.......34
4.4隧道索引的数字化.......36
第五章岩溶隧道应用案例数据分析.......40
5.1岩溶隧道涌水量影响因素分析方法....基于全隧道统计数据的40
5.2算法分析.......42
5.2.1基于岩溶隧道案例研究的数据分析........42
5.2.2岩溶隧道涌水量影响因素分析结果的解释.......42
5.2.3拟合结果的验证.......47
5.3基于隧道断面统计数据的算法分析.......48
结论
通过本文的研究和讨论，认识到西南岩溶隧道涌水量预测研究离不开传统计算方法和新计算方法的结合，因为对水文地质条件的准确认识是后续预测方法和公式讨论的基础。本文主要是在了解西南地区岩溶背景的基础上，结合对西南地区既有隧道施工的收集，分析突水灾害的基本特征及影响因素。作为影响因素，讨论了岩溶隧道突水灾害的影响因素。定量和定性因素分别用适当的方法标准化和数字化，为以后的相关分析做准备。因此，通过前期接触调查项目和西南地区60多条在建岩溶隧道的收集，对岩溶隧道突水灾害的影响因素进行了探讨和总结，并对贵昆铁路、云贵铁路、昌昆铁路、渝蒙铁路、怀玉铁路和遂渝铁路几条重点岩溶隧道的突水灾害进行了综合分析。本研究选取信息较为全面、工作条件明确的隧道数据进行统计分析，并在总结数据后进行回归分析。数字化标准化过程是在早期阶段基于THK评价体系对指标进行数字化。结果采用隶属度函数原理评价隧道的实际工况指标，或者在处理整个隧道指标时采用极值差分法，采用标准化方法处理量化指标，为以后的数据分析做准备。本文主要采用回归分析、曲线估计、偏最小二乘法和神经网络分析数据，得到具有代表性的回归模型和预测模拟，补充了岩溶隧道突水水量法。一方面，通过对整个隧道统计数据的宏观分析，进行宏观分析。另一方面，通过分析整个隧道与影响因素的关系，选择涌水量监测数据相对完整的隧道进行数据挖掘等相关讨论。尝试用各种非线性数学方法进行分析，得到相对合适的预测公式。最后，解释结果说明了问题。同时，对岩溶隧道施工突水的防治提出了建议，以确保隧道施工的安全。
参考
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