充水溶洞對隧道圍巖穩定性影響的數值模擬*

曹潔 左宇軍 李偉 顏林艷 李冰峰

(1.貴州大學礦業學院 貴陽 550025； 2.貴州大學貴州省非金屬礦產資源綜合利用重點實驗室 貴陽 550025； 3.貴州省優勢礦產資源高效利用工程實驗室 貴陽 550025；4.復雜地質礦山開采安全技術工程中心 貴陽 550025)

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充水溶洞對隧道圍巖穩定性影響的數值模擬*

曹潔1，2，3，4左宇軍1，2，3，4李偉1，2，3，4顏林艷1，2，3，4李冰峰1，2，3，4

(1.貴州大學礦業學院 貴陽 550025； 2.貴州大學貴州省非金屬礦產資源綜合利用重點實驗室 貴陽 550025； 3.貴州省優勢礦產資源高效利用工程實驗室 貴陽 550025；4.復雜地質礦山開采安全技術工程中心 貴陽 550025)

為探討充水溶洞中水壓對隧道圍巖穩定性的影響，利用巖石破壞過程滲流-應力-損傷耦合分析軟件F-RFPA2D，對隧道底部含充水溶洞的圍巖破壞過程進行數值模擬研究，并與巖體中存在裂隙時隧道圍巖的破壞過程作對比。結果表明，水壓的增加使溶洞與隧道間的巖體逐漸產生裂紋，并不斷延伸，最終使隧道與充水溶洞貫通；巖體中裂隙的存在改變了裂紋的擴展方向，加速了隧道底部圍巖的破壞進程；實際工程中應將隧道底部圍巖垂直方向上的位移變化作為事故發生的前兆，制定相應的預防措施，避免事故的發生。

充水溶洞 水壓變化 裂隙 數值模擬 破裂過程

0 引言

當前，地下工程建設已成為了巖溶區工程建設的發展趨勢，而巖溶區普遍存在的節理裂隙、斷層等不良的地質條件給隧道建設工程帶來了新的挑戰[1]。巖溶區建設過程中，隧道周圍常存在不同大小的溶洞，隧道的開挖改變了隧道與溶洞間巖體應力的大小，而溶洞中的水壓進一步影響著應力場的變化，當隧道揭露充水溶腔時會引發突水突泥等災害，引發安全事故[2]。……