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超大斷面隧道臨近溶洞圍巖突水失穩(wěn)破壞特征分析∗
Analysis on the Failure Characteristics of Water Inrush and Instability of Surrounding Rock near Karst Cavern in Super-large Section Tunnel
PDF全文閱讀
王亞奇
（河南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司 ，河南 鄭州 450000)
摘 要： 為了研究超大斷面隧道臨近溶洞掌子面開挖的圍巖突水失穩(wěn)破壞特征，本文以武深高速李洞隧道為背景 ，利用 FLAC 3D 數(shù)值模擬軟件建立了數(shù)值計(jì)算模型 ，分別分析了圍巖應(yīng)力 、位移 、塑性區(qū)和涌水量等關(guān)鍵因素隨隧道開挖的變化規(guī)律 ，研究了溶洞水壓對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性的影響規(guī)律 。研究結(jié)果表明： (1) 當(dāng)掌子面 距離前方巖溶隧道小于 6 m 時(shí)，掌子面與溶洞之間的圍巖應(yīng)力最大值達(dá)到 6. 32 MPa, 掌子面最大位移迅速增大至約 200~ mm; (2) 當(dāng)掌子面距離溶洞- 18 m~ -8 m 時(shí) ，隧道掌子面涌水量處于 200 m3/h 以下 ，當(dāng)掌子面距離溶溶洞水壓呈指數(shù)式增長(zhǎng)關(guān)系 ，掌子面開挖遇前方有溶洞應(yīng)采取疏水降壓以及補(bǔ)強(qiáng)掌子面巖體的措施。
關(guān)鍵詞： 超大斷面隧道； 溶洞； 突水失穩(wěn)； 破壞特征
中圖分類號(hào)： U452. 1
文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A
文章編號(hào)： 1005-8249 (2023) 06-0025-06
DOI : 10. 19860/j.cnki.issn1005-8249.2023.06.004
WANG Yaqi
( Henan Provincial Communications Planning & Design Institute Co. ，Ltd. ，Zhengzhou 450000 , China)
Abstract: In order to study the large cross section tunnel near the cave of the water inrush of the surrounding rock excavation instability destruction features, Lidong tunnel of Wushen highway was taken as the background in this paper. Numerical model is established by numerical simulation software FLAC 3D, and the key factors the stress, the plastic zone, displacement and water inflow change rule of the surrounding rock with tunnel excavation was analyzed. The influence of water pressure on the stability of tunnel surrounding rock is studied. The results show that: (1) when the distance between face and karst tunnel is less than 6 m, the maximum stress of surrounding rock between face and karst tunnel reaches 6.32 MPa, and the maximum displacement of face increases rapidly to about 200 mm. (2) When the distance between the face of the tunnel and the cave is -18 m~-8 m, the water inflow of the tunnel face is less than 200 m3/h. When the distance between the face of the tunnel and the cave is -8 m~-2 m, the water inflow rapidly increases to 7371 m3/h, which is bound to cause water inrush accident. (3) Both the maximum displacement and water inflow of the tunnel face increase exponentially with the water pressure of the cave. When there is a cave in front of the tunnel face during excavation, measures should be taken to drain water and depressurize the rock mass of the tunnel face.
Keywords : super large section tunnel; karst cave ; water inrush instability; failure characteristics
?基金項(xiàng)目： 國(guó)家自然科學(xué)基金 (51608490) 。
作者簡(jiǎn)介： 王亞奇 (1984—) , 男 ，碩士 ，高級(jí)工程師 ，主要研究方向： 巖土工程勘察。
收稿日期： 2023-07-20
冀公網(wǎng)安備13011002000529 技術(shù)支持：數(shù)字河北 