富水巖溶隧道與隱伏溶洞間安全距離預(yù)測研究.pdf

1、本文依托于滬昆高鐵工程貴州段崗烏隧道項目，從隧址區(qū)巖溶發(fā)育規(guī)律、巖溶不良地質(zhì)體探測手段、巖溶含水體發(fā)育安全距離等角度進行研究:
　　(1)結(jié)合隧址區(qū)地質(zhì)條件，對隧址區(qū)內(nèi)地下水特征及巖溶發(fā)育規(guī)律進行研究。隧址區(qū)地下水除接受季節(jié)性大氣降水豎向補給外，還接受相鄰含水構(gòu)造間的側(cè)向補給，位于垂直滲流帶和季節(jié)變動帶之間，受季節(jié)變動影響較大，落水洞、水平狀溶洞均有發(fā)育，局部存在大型溶洞;隧址區(qū)與壓性構(gòu)造逆斷層葫蘆井-櫻桃窩斷層相交，斷層為地下水

2、提供輸送通道的同時，構(gòu)造斷層面附近常發(fā)育斷層泥或糜棱巖等非可溶隔水巖體形成隔水帶，其與可溶巖分界邊緣易發(fā)生水壓力集中，發(fā)育承壓含水層，從而形成巖溶致災(zāi)體發(fā)育密集區(qū)域。經(jīng)電阻率物探成像法探測及工程揭露驗證，隧址區(qū)與該斷裂相交區(qū)域斷層上下盤附近均存在巖溶致災(zāi)體強發(fā)育的情況。
　　(2)進行不良含水體探測手段研究。綜合利用多種電磁波發(fā)、地震波法、紅外探水法等多種物探手段對隧址區(qū)不良地質(zhì)體特別是巖溶含水體進行探測，對典型波普圖像進行解譯分

3、析，分析各物探手段的優(yōu)缺點并采用長短結(jié)合的原則對崗烏隧道進行綜合預(yù)報。
　　(3)將掌子面與溶洞間巖體簡化為兩端固支梁模型，根據(jù)巖體勢能建立基于突變理論的勢函數(shù)，并通過泰勒展開將其轉(zhuǎn)化為勢函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)形式，根據(jù)突變奇點集控制平面u-v，確定臨界破壞邊界條件，從而推導(dǎo)出臨界安全距離解析計算公式?？梢缘玫饺缦陆Y(jié)論:①溶洞與掌子面前方區(qū)域斜交臨界安全距離影響因素有:重力、地應(yīng)力、彈性模量、巖墻兩側(cè)壓力差、斜交的角度和隧道直徑;②溶洞位于掌子

4、面前方區(qū)域內(nèi)（小于隧道跨度）臨界安全距離的影響因素有:重力、地應(yīng)力、彈性模量、巖墻兩側(cè)壓力差、斜交的角度和隧道直徑;③溶洞位于掌子面前方區(qū)域內(nèi)（大于隧道跨度）臨界安全距離的影響因素有:隧道直徑、巖墻兩側(cè)壓力差、巖盤巖體泊松比和圍巖彈性模量;④簡化固支梁兩端均受地應(yīng)力作用，當(dāng)隧道埋深增大時，安全距離呈非線性增加;圍巖等級越高，巖體彈性模量越小，臨界安全距離越大，越易發(fā)生突水;溶洞跨度越大，臨界安全距離越大，巖墻塑性區(qū)域范圍越大，越易發(fā)生突