隧道上覆溶洞突涌水機(jī)理與安全厚度預(yù)測(cè)及工程應(yīng)用.pdf

1、隨著隧道及地下工程的大量修建，巖溶災(zāi)害問(wèn)題日益嚴(yán)重，其中溶洞突涌水一直是巖溶隧道建設(shè)過(guò)程中的最嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害之一，突涌水極易造成隧道工期延誤、器械報(bào)廢、人員傷亡。針對(duì)上述事實(shí)，通過(guò)理論分析、數(shù)值計(jì)算和軟件設(shè)計(jì)手段對(duì)溶洞與隧道間最小安全厚度進(jìn)行研究，以期對(duì)隧道建設(shè)提供有利的應(yīng)用價(jià)值，主要內(nèi)容如下:
　　(1)總結(jié)充水溶洞賦存規(guī)律及孕災(zāi)模式。通過(guò)對(duì)已有的相關(guān)文獻(xiàn)分析和總結(jié)，歸納出充水溶洞的地質(zhì)賦存規(guī)律及充水性規(guī)律，初步分析了充水溶洞的

2、孕災(zāi)模式，主要從涌水量與破壞通道兩方面進(jìn)行因素總結(jié)，充水溶洞的破壞力往往離不開(kāi)其涌水量及破壞通道的形成，基于充水溶洞的破壞方式，分別根據(jù)地質(zhì)前兆、力學(xué)前兆以及地球物理場(chǎng)前兆，歸納了孕災(zāi)性識(shí)別。
　　(2)建立三維含充水溶洞隧道數(shù)值模型，初探溶洞與隧道間最小安全厚度判據(jù)。采用大型數(shù)值計(jì)算軟件Ansys10.0，建立了三維含球體充水溶洞的隧道數(shù)值模型，并設(shè)置一些列物理力學(xué)參數(shù)，形成多級(jí)工況，利用FLAC3D軟件滲流模式進(jìn)行隧道開(kāi)挖收斂

3、計(jì)算，通過(guò)數(shù)值計(jì)算可以揭示隧道圍巖力學(xué)信息在充水溶洞的賦存情況下隨開(kāi)挖的變化規(guī)律，同時(shí)也獲得溶洞與隧道間最小安全厚度的結(jié)論。
　　(3)設(shè)計(jì)一款基于數(shù)值計(jì)算結(jié)果的最小安全厚度預(yù)測(cè)軟件系統(tǒng)。利用Microsoft Visual C++平臺(tái)設(shè)計(jì)了一款集最小安全厚度預(yù)測(cè)與突涌水災(zāi)害預(yù)警軟件系統(tǒng)，基于數(shù)值計(jì)算結(jié)果，通過(guò)一元回歸和多元回歸建立了溶洞與隧道間最小安全厚度預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型，其中圍巖級(jí)別因素設(shè)計(jì)有專門的評(píng)價(jià)模塊，圍巖級(jí)別是通過(guò)層次分析