基于板壳理论的防突岩体稳定性研究

作     者：郑双 Zhen Shuang

作者机构：中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 

出 版 物：《地下空间与工程学报》 (Chinese Journal of Underground Space and Engineering)

年 卷 期：2022年第18卷第S2期

页      面：967-972,1000页

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主　　题：富水溶腔 防突岩石 最小安全厚度 板壳理论 

摘      要：隧道在穿越岩溶区时掌子面前方不可避免存在富水溶腔,在隧道掘进过程中掌子面与溶腔之间的防突岩体厚度逐渐变薄,达到极限厚度将无法承受岩溶水压而发生突水突泥灾害。针对掌子面前方含充水溶洞建立概化模型和相对应的力学模型,基于板壳理论,推导矩形断面隧道防突岩体内力及最小安全厚度的解析解,并与国内外文献研究成果进行对比分析,证明了理论公式的可靠性。最后,基于设置的参数值和理论公式进行参数敏感性分析。结果表明:(1)矩形防突岩体的最大弯矩发生在板的中心,且板的短边方向弯矩大于长边方向弯矩;(2)岩溶水压、隧道断面尺寸、隧道埋深增大均会导致防突岩体的安全厚度增加,对工程安全不利,岩石抗拉强度的增大对岩体防突是有利的。研究成果结合工程中超前预报可有效防治岩溶隧道突水突泥灾害。