【硕士】限排抗水压隧道注浆帷幕耐久性研究【2009】

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内容简介

　　学科专业：地质工程　　授予学位：工学硕士　　学位授予单位：同济大学土木工程学院　　学位年度： 2009年　　抗水压隧道往往位于高水压地区，地下水水压有时会高达数个兆帕到十几个兆帕，严重威胁隧道设计、施工和运营。对于抗水压隧道，常采用对围岩进行预注浆，依靠浆液和围岩联合作用形成注浆帷幕来抵抗大部分水压力，由于影响注浆帷幕的因素较多，注浆帷幕在使用年限内的防水效果将直接影响隧道结构的安全，因此有必要对注浆帷幕耐久性进行研究。　　目前对于隧道工程耐久性问题，主要集中在隧道结构以及混凝土结构耐久性研究方面，而对注浆帷幕耐久性的研究较少。本文以雅砻江锦屏二级水电站引水洞及交通辅助洞为工程背景，通过现场调研、分析耐久性影响因素、研制试验装置、设计试验方案、采用BP神经网络工具等手段建立注浆帷幕耐久性评价模型，主要工作如下：　　(1)注浆帷幕耐久性影响因素全分析　　基于隧道结构耐久性、混凝土耐久性和大坝帷幕耐久性的研究现状与成果，通过工程现场调研，确定了限排抗水压隧道注浆帷幕耐久性的影响因素：断裂构造、岩体工程地质特性、注浆材料及注浆工艺、地下水，并以此建立了注浆帷幕耐久性主要影响因素体系。　　(2)注浆帷幕耐久性试验装置研制　　研制了一套同时考虑轴压、围压、渗透水压、水化学、温度共同作用下，注浆帷幕耐久性的试验装置，装置由试样容器、加载系统、温控系统、量测系统以及附属系统组成：试样容器为对试件进行耐久性试验的压力容器；加载系统可对试验施加轴压、围压与渗透水压；温控系统可对压力容器温度进行控制；量测系统包括流量计、压力传感器、压力控制器、温度传感器、温度控制器；附属系统包括气源、必要的阀门管道等；该装置是本文的创新点之一，目前还未见有实现类似功能的试验装置。　　(3)注浆帷幕耐久性试验方案设计　　试验目的主要通过控制试验条件，获取各影响因素对注浆帷幕耐久性的影响，为后续建立耐久性评价模型提供原始数据。设计了针对三类试样的试验：现场试样、注浆体试样、注浆胶合试样；基于正交分析方法，分别改变渗透水压、离子浓度、温度条件及流量，研究不同因素对上述三类试样渗透性能的影响，据此反映各因素对注浆帷幕耐久性的影响。该试验方案的设计是本文的又　　一创新，能够考虑实际工程中的各因素对注浆帷幕耐久性的影响。　　(4)基于BP神经网络的注浆帷幕耐久性评价模型的建立　　通过试验数据，可利用BP神经网络数学工具对试验数据进行整理分析，建立关于注浆帷幕耐久性的评判和预测模型。模型输入层分别为：进口水压力P1、离子浓度(S04易、C032-或Ca2+)、温度T以及流量Q，输出层为渗透系数K，传递系数采用对数S型函数，经过反复训练样本数据，可建立限排抗水压隧道注浆帷幕耐久性的评价模型，以期为类似工程服务。　　

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