隧道泥质充填断层破碎带劈裂注浆扩散机理及工程应用

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1、学校代号１０５３６学号１１００１０３０００６分类号Ｕ４５密级公开偽义少球文乂葦博±学位论文隧道泥扇充填断层破碎带劈裂注浆扩散机理及工程应用学位申请人姓名俞义牛所在学院巧通运输工招学院导师姓名及职称周志刚教授学科专业道路与铁道王稱＇研究方向路基工程论文提交日期２０１５．４学校代号：１０５３６学号：１１００１０３０００６密级：公开长沙理工大学博壬学位论文處道泥质充填断层破碎带劈裂注浆扩散机理及工

2、程应用学位由请人姓名俞文生＿因Ｉ指导教师周志ｊ所在学院巧通运输工程学院专业名赖道路与铁道工程２０１５．４论文提交日期论文答辩日期５．５．３０２０１答猫委员会主席徐林荣ＧｒｏｕｔｉｎＤｉｆｕｓｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍｉｎＭｕｄＦｉｌｌｅｄＦａｕｌｔＦｒａｃｔｕｒｅＺｏｎｅｏｆｇ’ＴｕｎｎｅｌａｎｄｉｔｓＥｎｉｎｅｅｒｉｎＡｌｉｃａｔｉｏｎｇｇｐｐｂｙＹＵＷｅｎｓｈｅｎｇＣ＇Ｂ．Ｅ．（ｈａｎｇａｎＵｎｉｖｅｒｓｉ

3、ｔｙ）２００３Ｍ．ｌＳ，（ＣｈａｎｇｓｈａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）２００５ＡｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｓｕｂｎｒｉｔｔｅｄｉｎａｒｔｉａｌｓａｔｉｓｆａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐＲｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｂｒｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆＤｏｃｔｏｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｎＤｉｓｃｉｐｌｉｎｅｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｎｉＣｈａｎ

4、ｇｓｈａＵｎｉｖｅｒｓ化ｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＳｕｅｒｖｉｓｏｒｐＦｒｏ拉巧ｏｒＺＨＯＵＺｈｉｇａｎｇＡｐｒｉｌ，２０１５长沙理工大学学位论文原创性靑巧本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。徐了文中特别加ＵｊＩ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要巧献的个人和集体，均レｉ。己在文中：ｌ明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

5、一作者签备扛曰期與ｉ月＾曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留，同意学校保、使用学位论文的规定留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被査阅和借阅。本人授权长沙理工大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可レッ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通进网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于１、保密□，在年解密房适用本

6、授权书。２、不保密ｄ。打＂＂（请在Ｗ上相应方框内Ｖ）＇＾日作者签名；日期广月户导师签名；日期：年月曰／摘要我国隧道工程建设发展迅速，其修建过程常揭露断层、岩溶等不良地质条件，尤其是富水软弱断层破碎带极易造成隧道施工期突水突泥等地质灾害，是影响隧道工程施工安全的重要因素。目前隧道施工期突水突泥灾害治理的主要王程技术方法是注浆，但是由于岩体介质与浆液及其相互作用机制极为复杂，注浆理论研究远滞后于工程实践，特别是针对富水软弱地层的注浆扩散理论和加固机理研究还处于

7、初步探索阶段，尚未形成系统的理论，导致注浆方案设计和施工的盲目性和经验性较强，亟需系。统科学的理论指导本文Ｗ隧道突水突泥灾害的注浆治理理论和技术为研究目标，重点研究了浆液在断层泥质充填介质中的劈裂扩散理论，同时研究了浆液在断层过水断面和断层结构面中的扩散机理，最后考虑综合工况和介质条件，研究了在劈裂、渗透和巧密综合作用下的围岩加固机理，提出了注浆加固圈厚度的优选方法。基于本文研究提出了富水泥质充填断层破碎带突水突泥灾害治理关键技术，并在江西省吉莲高速公路永莲隧道Ｆ２断层突水突

8、泥灾害治理中成功应用。（１）研究了浆液在断层泥质充填介质中的劈裂扩散理论，将劈裂注浆过程作为Ｗ注浆孔为中也的水平辖射圆，推导了劈裂通道内部的浆液扩散运动方程。引入断裂力学理论，建立了裂缝表面非线性分布压力下的轴对称空间圆片状裂缝理论模型，最终得到劈裂通道宽度的空间分布及注浆压力的空间衰减方程。分析了劈裂通道宽度及注浆压力的空间衰减规律及浆液参数、±体力学参数对浆液扩散过程的影响。一（２）为研究浆液在泥质充填断层破碎带