| Abstract | 第5-7页 |
| Chapter 1 Introduction | 第12-22页 |
| 1.1 Research background and significance | 第12-14页 |
| 1.2 Research objects | 第14页 |
| 1.3 Outline and innovative points | 第14-19页 |
| 1.3.1 Outline of the thesis | 第14-17页 |
| 1.3.2 Innovative points | 第17-19页 |
| Reference | 第19-22页 |
| Chapter 2 Expansion Mechanism of Water Inrush Channel by Water Erosion and Seepage Force | 第22-52页 |
| 2.1 Introduction | 第23-25页 |
| 2.2 Mechanism of incipient particle motion | 第25-31页 |
| 2.2.1 Sliding instability of particles | 第26-29页 |
| 2.2.2 Rolling instability of particles | 第29-31页 |
| 2.3 Analysis of factors influencing the incipient flow velocity | 第31-38页 |
| 2.3.1 Influence of the particle radius | 第32-33页 |
| 2.3.2 Influence of the dip angle of inclined plane | 第33-34页 |
| 2.3.3 Influence of the hydraulic gradient and porosity | 第34-36页 |
| 2.3.4 Influence of the relative exposure degree | 第36-38页 |
| 2.3.5 Influence of the internal friction angle between particles | 第38页 |
| 2.4 Discussions | 第38-40页 |
| 2.5 Numerical implementation of incipent particle motion | 第40-47页 |
| 2.5.1 Numerical model | 第41-42页 |
| 2.5.2 Particle-fluid coupling analysis | 第42-43页 |
| 2.5.3 Simulated results and analysis | 第43-47页 |
| 2.6 Conclusions | 第47-48页 |
| Reference | 第48-52页 |
| Chapter 3 Estimation of Minimum Rock Thickness between Excavation Opening and Filling-Type Karst Cave under Earthquake Action | 第52-126页 |
| Notation | 第53-56页 |
| 3.1 Introduction | 第56-59页 |
| 3.2 Theoretical calculation model of the rock stratum resisting water inrush | 第59-63页 |
| 3.2.1 Water-filled karst caves around the tunnel | 第59-61页 |
| 3.2.2 Water-filled and water-mud-filled karst caves in front of the tunnel face | 第61-63页 |
| 3.3 Failure mechanism of the rock stratum resisting water inrush | 第63-94页 |
| 3.3.1 Water-filled karst cave locates at the top of the tunnel | 第64-75页 |
| 3.3.2 Water-filled karst cave locates at the bottom of the tunnel | 第75-77页 |
| 3.3.3 Water-filled karst cave locates at the lateral of the tunnel | 第77-84页 |
| 3.3.4 Water-filled karst cave locates in front of the tunnel face | 第84-89页 |
| 3.3.5 Water-mud-filled karst cave locates in front of the tunnel face | 第89-94页 |
| 3.4 Parametric analysis and discussion | 第94-105页 |
| 3.4.1 Influence of the karst water pressure | 第94-96页 |
| 3.4.2 Influence of the karst cave size | 第96-97页 |
| 3.4.3 Influence of the lateral pressure coefficient | 第97页 |
| 3.4.4 Influence of the tunnel depth | 第97-99页 |
| 3.4.5 Influence of the tunnel size | 第99-100页 |
| 3.4.6 Influence of the surrounding rock quality | 第100-102页 |
| 3.4.7 Influence of shear strength indexes of the filling material | 第102-104页 |
| 3.4.8 Discussion | 第104-105页 |
| 3.5 Case studies and engineering application | 第105-119页 |
| 3.5.1 General situation of engineering | 第105-106页 |
| 3.5.2 Case study 1 | 第106-109页 |
| 3.5.3 Case study 2 | 第109-112页 |
| 3.5.4 Case study 3 | 第112-117页 |
| 3.5.5 Case study 4 | 第117-119页 |
| 3.6 Conclusions | 第119-120页 |
| Reference | 第120-126页 |
| Chapter 4 Water Flow Characteristics and Escape Routines Optimization after Water Inrush during Karst Tunnel Excavation | 第126-205页 |
| 4.1 Introduction | 第127-130页 |
| 4.2 Numerical simulation of gas-liquid two-phase flow after water inrush | 第130-140页 |
| 4.2.1 Engineering background | 第130-131页 |
| 4.2.2 Numerical model | 第131-133页 |
| 4.2.3 Simulated conditions | 第133-137页 |
| 4.2.4 Simulation methods | 第137页 |
| 4.2.5 Calculation mechanism | 第137-140页 |
| 4.3 Analysis of water flow characteristics after water inrush from the tunnel face | 第140-190页 |
| 4.3.1 Case study 1 | 第140-158页 |
| 4.3.2 Case study 2 | 第158-174页 |
| 4.3.3 Case study 3 | 第174-190页 |
| 4.4 Escape routines optimized for water inrush from the tunnel floor | 第190-194页 |
| 4.4.1 Case study 4 | 第190-191页 |
| 4.4.2 Case study 5 | 第191-192页 |
| 4.4.3 Case study 6 | 第192页 |
| 4.4.4 Case study 7 | 第192-193页 |
| 4.4.5 Case study 8 | 第193-194页 |
| 4.5 Results comparison and Discussion | 第194-200页 |
| 4.5.1 Different excavation situations--case study 1 and case study 2 | 第194-197页 |
| 4.5.2 Different water inrush positions-- case study 2 and case study 3 | 第197-200页 |
| 4.6 Conclusions | 第200-201页 |
| Reference | 第201-205页 |
| Chapter 5 Solute Transport Characteristics and Groundwater Connection Structures of Karst Water Tracing | 第205-237页 |
| 5.1 Introduction | 第206-208页 |
| 5.2 Calculation models and simulation methods of solute transport | 第208-212页 |
| 5.2.1 Physical models | 第208-209页 |
| 5.2.2 Mathematical models | 第209-212页 |
| 5.2.3 Simulation methods | 第212页 |
| 5.3 Numerical simulation of solute transport | 第212-225页 |
| 5.3.1 Straight pipeline model | 第213-215页 |
| 5.3.2 Bend model | 第215-218页 |
| 5.3.3 Depression model | 第218-221页 |
| 5.3.4 Waterfall model | 第221-223页 |
| 5.3.5 Branch pipeline model | 第223-225页 |
| 5.4 Analysis for groundwater connection structures based on the tracer test | 第225-231页 |
| 5.4.1 General situation of the engineering | 第225-226页 |
| 5.4.2 Characteristics of karst groundwater systems | 第226-227页 |
| 5.4.3 Tracer test | 第227-229页 |
| 5.4.4 Analysis for groundwater connection structures | 第229-231页 |
| 5.5 Conclusions | 第231-232页 |
| Reference | 第232-237页 |
| Chapter 6 Unascertained Measure Model of Water and Mud Inrush Risk Evaluation in Karst Tunnels and Its Engineering Application | 第237-273页 |
| 6.1 Introduction | 第238-241页 |
| 6.2 Unascertained measurement evaluation principle | 第241-245页 |
| 6.2.1 Unascertained measure analysis of single index | 第242-244页 |
| 6.2.2 Determination of the index weight | 第244-245页 |
| 6.2.3 Unascertained measure analysis of multiple indexes | 第245页 |
| 6.2.4 Credible degree recognition criteria | 第245页 |
| 6.3 Water and mud inrush risk evaluation index system in karst tunnels | 第245-253页 |
| 6.3.1 Selection of the water and mud inrush risk evaluation indexes | 第246-252页 |
| 6.3.2 Establishment of the water and mud inrush risk evaluation index system | 第252-253页 |
| 6.4 Engineering application | 第253-267页 |
| 6.4.1 General situation of the engineering | 第254-255页 |
| 6.4.2 Determination of the single index measure evaluation vector | 第255-264页 |
| 6.4.3 Construction of the single index measure evaluation matrix | 第264-265页 |
| 6.4.4 Construction of the multi-index comprehensive measure evaluation matrix | 第265-266页 |
| 6.4.5 Credible degree recognition | 第266页 |
| 6.4.6 Excavation verification | 第266-267页 |
| 6.5 Conclusions | 第267-269页 |
| Reference | 第269-273页 |
| Chapter 7 Conclusions and Recommendations | 第273-280页 |
| 7.1 Conclusions | 第273-277页 |
| 7.2 Recommendations | 第277-280页 |
| Acknowledgements | 第280-282页 |
| Research Experience | 第282-283页 |
| Publications (The First/Second Author) | 第283-285页 |
| Patients (The First/Second Inventor) | 第285-286页 |
| Honors & Awards | 第286-287页 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 | 第287页 |
