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郑万铁路岩溶隧道突水力学机理与处治措施研究成果

时间:2023-08-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:根据上述小三峡隧道围岩结构特点及隧址区地下水和岩溶发育情况,结合本书的研究重点,按照如下条件建立隧道围岩岩体结构概化模型:由于岩溶发育区域主要位于隧道进口段至洞身段约7.3 km范围内,且隧道进口段节理裂隙更为发育,产状对围岩稳定性更为不利,所以在建立围岩岩体结构概化模型时选取进口段的两组节理裂隙产状作为围岩中的主要发育节理裂隙。

郑万铁路岩溶隧道突水力学机理与处治措施研究成果

根据上述小三峡隧道围岩结构特点及隧址区地下水和岩溶发育情况,结合本书的研究重点,按照如下条件建立隧道围岩岩体结构概化模型:

(1)由于岩溶发育区域主要位于隧道进口段至洞身段约7.3 km范围内,且隧道进口段节理裂隙更为发育,产状对围岩稳定性更为不利,所以在建立围岩岩体结构概化模型时选取进口段的两组节理裂隙产状作为围岩中的主要发育节理裂隙。

(2)由表3-3可知,小三峡隧址区岩溶发育强度强烈区位于嘉陵江组地层,主要以灰岩、白云质灰岩为主,地下岩溶形态主要以溶洞为主,无典型暗河,因此在建立围岩岩体概化模型时岩体中的岩溶形态只考虑溶洞,而不考虑存在地下暗河的情况。

根据上述分析,采用离散元软件3DEC建立隧道围岩岩体结构概化模型,具体步骤如下:

(1)在3DEC中建立以隧道走向为Y轴正向、竖直向上为Z轴正向,符合右手法则的三维直角坐标系。

(2)围岩岩体中主要发育两组节理面,其产状分别为J1倾角78°、倾向164°,节理密度3条/m;J2倾角82°、倾向82°,节理密度3条/m。暂时不考虑节理开度的影响。(www.xing528.com)

(3)由于前期地质勘查过程中仅调查溶洞的分布范围,未对溶洞的具体大小和位置进行明确量测和定位,因而在此建立概化模型时结合3DEC离散元软件建模的特点,将围岩岩体中赋存的溶洞假想为规则长方体或正方体,溶洞与拟建隧道之间的位置关系在后续研究中将通过人为设置不同间距来进行考虑。

按照上述步骤,采用3DEC离散元软件建立的小三峡隧道围岩典型岩体结构概化模型如图3.2所示。其中,图3.2(a)为完整岩块被两组结构面切割后形成的隧址区岩体,图3.2(b)为单独提取的两组节理面,图3.2(c)和图3.2(d)分别表示岩体中开挖隧道及考虑存在溶洞时的模型。后续岩溶隧道突水机理研究都是基于上述模型进行计算和分析的。

图3.2 隧道围岩岩体结构概化模型

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