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原文传递富水岩溶隧道与隐伏溶洞间安全距离预测研究

论文题名：	富水岩溶隧道与隐伏溶洞间安全距离预测研究
关键词：	富水岩溶隧道;隐伏溶洞;不良地质体;岩溶发育;安全距离;数值模拟
摘要：	本文依托于沪昆高铁工程贵州段岗乌隧道项目，从隧址区岩溶发育规律、岩溶不良地质体探测手段、岩溶含水体发育安全距离等角度进行研究: 　　(1)结合隧址区地质条件，对隧址区内地下水特征及岩溶发育规律进行研究。隧址区地下水除接受季节性大气降水竖向补给外，还接受相邻含水构造间的侧向补给，位于垂直渗流带和季节变动带之间，受季节变动影响较大，落水洞、水平状溶洞均有发育，局部存在大型溶洞;隧址区与压性构造逆断层葫芦井-樱桃窝断层相交，断层为地下水提供输送通道的同时，构造断层面附近常发育断层泥或糜棱岩等非可溶隔水岩体形成隔水带，其与可溶岩分界边缘易发生水压力集中，发育承压含水层，从而形成岩溶致灾体发育密集区域。经电阻率物探成像法探测及工程揭露验证，隧址区与该断裂相交区域断层上下盘附近均存在岩溶致灾体强发育的情况。　　(2)进行不良含水体探测手段研究。综合利用多种电磁波发、地震波法、红外探水法等多种物探手段对隧址区不良地质体特别是岩溶含水体进行探测，对典型波普图像进行解译分析，分析各物探手段的优缺点并采用长短结合的原则对岗乌隧道进行综合预报。　　(3)将掌子面与溶洞间岩体简化为两端固支梁模型，根据岩体势能建立基于突变理论的势函数，并通过泰勒展开将其转化为势函数标准形式，根据突变奇点集控制平面u-v，确定临界破坏边界条件，从而推导出临界安全距离解析计算公式。可以得到如下结论:①溶洞与掌子面前方区域斜交临界安全距离影响因素有:重力、地应力、弹性模量、岩墙两侧压力差、斜交的角度和隧道直径;②溶洞位于掌子面前方区域内（小于隧道跨度）临界安全距离的影响因素有:重力、地应力、弹性模量、岩墙两侧压力差、斜交的角度和隧道直径;③溶洞位于掌子面前方区域内（大于隧道跨度）临界安全距离的影响因素有:隧道直径、岩墙两侧压力差、岩盘岩体泊松比和围岩弹性模量;④简化固支梁两端均受地应力作用，当隧道埋深增大时，安全距离呈非线性增加;围岩等级越高，岩体弹性模量越小，临界安全距离越大，越易发生突水;溶洞跨度越大，临界安全距离越大，岩墙塑性区域范围越大，越易发生突水。　　(4)建立有限元数值模拟概化模型，对不同空间形态、空间位置及水压力的岩溶含水体进行数值模拟研究。研究可知突水灾害掌子面最大变形位移往往集中于掌子面几何中心，且沿洞轴走向负方向;岩溶发育规模、岩墙厚度、岩溶水压均为突水灾害发生的重要影响因素，当掌子面距离溶洞接近1m且水压超过1 Mpa时，突水灾害发生概率极高;掌子面拱顶部位易产生压应力集中，掌子面下侧底板部位易产生拉应力集中。
作者：	聂一聪
专业：	地质工程
导师：	白明洲
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文