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本文以项目“滇中引水工程软弱岩土体工程特性研究”为依托,主要内容为对滇中引水工程沿线第三系软岩的工程特性研究,以及通过数值模拟的手段对拟建引水隧洞万家段可能出现的工程地质问题进行研究分析。 滇中引水工程整个引水线路长252.650km,隧洞占线路总长的86.50%,特别需要指出其万家段穿越了大量第三系软岩地区,区内岩性主要以侏罗系及白垩系的泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩(含泥灰岩)及砂岩等为主。本文通过对滇中引水线路万家段穿越的第三系地层进行的现场勘查和室内试验分析,得出第三系软岩的力学特性,并结合数值模拟的手段对万家段隧洞开挖过程中及运营后可能出现的一系列工程地质问题进行了研究分析。论文取得的主要成果如下: (1)通过对第三系软岩的力学性质研究得出,第三系软岩的抗压强度和抗剪强度均比较低,其强度随砂质含量的增高而有所提高,在饱水的情况下,其强度值更会有较大的降低;而泥质含量较高的岩体同样会导致其强度值大打折扣; (2)滇中第三系软岩往往含有大量的粘土矿物,而粘土矿物的多少直接决定了软岩的力学性质和水理性质。其含量越高,力学性质则相对较差,对水的影响反应越敏感;反之则相对较好; (3)通过对第三系软岩的现场室内试验,不难看出第三系软岩通常具备以下几个特性:首先,其抗剪、抗压强度较低、承载能力差;其次变形模量较小,易产生大的变形;最后,其对水比较敏感,遇水易软化、崩解; (4)结合对万家段渗流场的数值模拟计算可以看出,隧洞旁边红梅水库对引水隧洞影响不大,原因在于二者之间存在一较完整的分水岭,因此隧洞涌水的来源主要还是周边地下水的渗透造成,且经过计算可以得出,隧洞中来自周边地下水的渗流量不大。 (5)从万家段隧洞分步开挖的数值模拟计算我们能够看出:其最大主应力、最小主应力主要还是受重力影响明显,所以其最大值依然出现于模型底部。在模型中隧洞开挖部位有小范围的应力重分布现象出现。从计算结果的位移变形图上来看,天然应力场(开挖前),位移最大部位均出现在模型高程相对较高的部位,且出现部位的岩性主要是第三系地层。由于卸荷作用的存在,在隧洞底部变形总是向上,隧洞顶部变形总是向下的。 (6)综合对第三系软岩地层的力学性质研究以及对玩家段隧洞的数值模拟计算结果,对该段隧洞的支护是非常必要的,作者认为主要需要做到两点,一做好隧洞排水工作,防治隧洞出现大量积水的情况出现;其二,对开挖隧洞部分需采用喷锚结合的方式,既能控制表部岩体脱落,又能较好的稳定住洞形。