強降雨影響下破碎復理巖地層隧道洞口段失穩機理

高陽,2，孫浩凱，劉德軍3，徐飛，張騫

(1.石家莊鐵道大學大型結構健康診斷與控制研究所，河北石家莊，050043；2.石家莊鐵道大學河北省大型結構健康診斷與控制重點實驗室，河北石家莊，050043；3.中國礦業大學(北京)力學與建筑工程學院，北京，100083)

隨著全球變暖，極端強降雨災害天氣頻發，容易發生隧道塌方冒頂事故，影響施工進度，嚴重威脅洞內人員及工程財產安全，因此，開展降雨入滲作用下的隧道冒頂機制研究是隧道施工中面臨的重要課題。復理巖是一種特殊的海相沉積巖，具有多次重復性韻律層理，單層厚度從頁片狀厚度幾毫米到塊狀厚度數米不等，總厚度巨大，構造節理、裂隙發育風化強烈，遇水極易軟化，因此，在復理巖開挖過程中應充分估算暴雨工況下的水文地質條件，以防止降雨入滲危害隧道安全。目前，對降雨入滲穩定性的研究大多集中在邊坡、路堤、滲流場、安全系數、濕潤峰等方面[1-4]，而對節理豐富的隧道穩定性進行分析時，大都僅限于對節理角度、覆土厚度方面進行變形、應力、塑性區、安全系數的研究[5-8]。隧道的流固耦合研究大多對單個巖石節理裂隙的物理力學性質及滲流場發展進行細觀研究，對強降雨作用下隧道洞口段節理巖體的穩定性分析及破壞過程的研究較少。巖體的力學性質主要受節理控制[9]，巖體滲流本質上也是裂隙水力學問題，節理中的尺寸和連通程度遠比巖石中的孔隙的大，使得節理的水力傳導系數遠大于完整巖石中孔隙的滲透系數，因此，節理是地下水運動的主要通道[10]，巖體工程的穩定性很大程度上取決于節理的滲流特性[11]。……