深埋隧道前方承压溶洞隔水岩体最小安全厚度研究

作     者：房忠栋 杨为民 王旌 石锦江 巴兴之 王浩 FANG Zhongdong;YANG Weimin;WANG Jing;SHI Jinjiang;BA Xingzhi;WANG Hao

作者机构：山东大学岩土工程中心山东济南250061 山东大学齐鲁交通学院山东济南250002 济南轨道交通集团有限公司山东济南250101 山东高速集团有限公司山东济南250098 

出 版 物：《中南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Central South University:Science and Technology)

年 卷 期：2021年第52卷第8期

页      面：2805-2816页

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 0806[工学-冶金工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0815[工学-水利工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0813[工学-建筑学] 0703[理学-化学] 0814[工学-土木工程] 0702[理学-物理学] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51879148,51479107) 山东省住房城乡建设科技计划项目(2019-S7-1,2020-Z2-1) 山东省重点研发计划项目(2019JZZY010428) 

主　　题：深埋隧道 溶洞突水 数值分析 开挖模拟 安全厚度 

摘      要：针对深埋隧道掌子面前方承压溶洞突水问题,采用COMSOL数值模拟分析方法,模拟深埋岩溶隧道开挖和突水过程。研究隧道开挖过程中围岩渗流场信息变化规律和塑性区分布特征,结合掌子面主应力差和最大水平位移的变化,提出隔水岩体最小安全厚度确定方法,并通过与模型试验对比,验证数值模拟结果的有效性。分析溶洞直径、溶洞水压、隧道埋深和隧道跨度对隔水岩体最小安全厚度影响规律。基于多元线性回归理论,建立深埋岩溶隧道隔水岩体最小安全厚度预测模型。研究结果表明:对隔水岩体最小安全厚度HS影响程度最大的是溶洞水压P,其次是隧道埋深h,再次是溶洞直径D,影响最小的是隧道跨度L,并且HS与e^(0.0937P),lnL,D和h之间存在极其显著的线性关系。