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富水岩溶地区隧道裂隙型突涌水致灾演化机理
| 论文题名： | 富水岩溶地区隧道裂隙型突涌水致灾演化机理 |
| 关键词： | 隧道工程;裂隙型突涌水;致灾演化机理;富水岩溶地区 |
| 摘要： | 富水岩溶地区频繁发生突涌水事故长期以来困扰着隧道及城市轨道交通的建设。通过实地地质调研、现场踏勘及资料归类整理等途径，对突涌水事故进行全面的系统分析，发现裂隙型突涌水占比约51%。为研究隧道裂隙型突涌水致灾演化机理，本文以贵阳市轨道2号线二期工程富源北路站~森林公园站突涌水灾变为工程依托，基于研究区地质背景的基础上，通过室内试验研究水与岩相互软化的作用，分析水对灰岩的强度劣化作用；采用F-RFPA2D渗流-应力-损伤耦合数值方法，开展不同距离溶洞对隧道围岩破坏数值分析，同时建立真实的二维数值模型，揭示裂隙型突涌水灾变演化的机制。得到以下结论： （1）开展灰岩的浸水软化试验，在浸水初期，吸收水分极强，吸水速率较快；随浸水时间的持续增加，微孔隙被大量水分子填充，孔隙率下降，吸水能力减弱，吸水速率变缓；直至灰岩试件浸水完全趋于饱和状态，吸水率不再发生改变。 （2）通过不同含水状态下灰岩的单轴压缩及声发射试验，得出试件的各力学特性随浸水时间的不同而改变；在弹性阶段的声发射振铃计数较少，而在屈服阶段时，振铃计数突变，明显增加，发生失稳破坏；过屈服阶段后，振铃计数消失。累计振铃计数曲线呈现逐渐递增特征。 （3）充水溶洞的相对距离对隧道围岩破坏的影响显著，相对距离为1m时，溶洞周围岩层单元损伤最严重，2m时为临界值，3m时最小。当相对距离小于临界安全厚度时，易发生突涌水灾变。 （4）动力扰动下水对围岩软化影响显著，未考虑围岩软化区时，围岩不易发生失稳破坏，孔隙水压变化小，突涌水灾变程度较低；考虑围岩水软化区时，岩体强度大幅下降，围岩在渗流-应力-浸蚀耦合作用下易发生失稳破坏，且围岩损伤严重，孔隙水压变化范围大，受突涌水灾害影响程度大。 （5）整个突涌水通道形成的过程大致可分为三个阶段：压密阶段、裂缝扩展阶段、失稳破坏阶段；可作为不同程度的突涌水前兆信息，从而揭示富水岩溶地区隧道裂隙型突涌水致灾演化机理，为贵阳市轨道交通建设工程的安全施工提供理论指导。 |
| 作者： | 崔恒涛 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 邬忠虎 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 贵州大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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