基于尖点突变理论的大凉山隧道断层带渗流/爆破开挖时围岩稳定性研究

作     者：郭彦超 李旭哲 苗景川 陈诺 李文杰 梁斌 GUO Yan-chao;LI Xu-zhe;MIAO Jing-chuan;CHEN Nuo;LI Wen-jie;LIANG Bin

作者机构：中铁十五局集团第一工程有限公司陕西西安710018 河南科技大学土木建筑学院河南洛阳471000 

出 版 物：《水电能源科学》 (Water Resources and Power)

年 卷 期：2023年第41卷第11期

页      面：138-142页

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(U1604135) 中铁十五局集团有限公司重点科研项目(2020B2) 河南省科技厅产学研合作项目(2015HNCXY011)。 

主　　题：尖点突变理论 断层带隧道 地下水渗流 爆破 围岩稳定性 数值模拟 

摘      要：依托四川省乐西高速大凉山^(#)2隧道项目,基于尖点突变理论所提出的失稳判据对围岩稳定性进行判定,采用有限元软件MIDAS GTS NX建立相关隧道开挖模型,研究了隧道—断层系统在地下水渗流和爆破条件下围岩应力、位移和最大振速峰值的变化情况。结果表明,通过失稳判据计算发现,围岩综合刚度比k1,分岔集方程Δ0,两者结果均表明围岩具有失稳风险;渗流条件下断层围岩最大主应力为27.71 MPa,拱顶位移沉降为307.83 mm,应力比非断层处增加了约20.64%,位移增加了105.21%,受爆破因素影响,断层处竖向最大振速峰值是普通围岩的13倍左右,达到了162.97 cm/s,可见断层的存在会对其周边围岩动力响应产生放大效应;理论计算和数值模拟结果均表明大凉山隧道F3断层处具有失稳风险,施工时应当提前采取相应的防范措施。