岩溶隧道围岩变形与溶洞分布距离影响分析

按照表4-2所列6种工况，通过在隧道不同位置分别布置不同距离（距离分别为1 m、3 m、5 m、7 m、9 m）的溶洞，计算隧道围岩的变形情况，根据数值模拟计算结果得到隧道围岩各测点变形随溶洞分布距离的变化规律，如图4.8所示。

图4.8　不同工况条件下隧道围岩竖向位移随溶洞分布距离的变化规律

由图可知：(www.xing528.com)

当溶洞位于拱顶上方时[图4.8（a）]，拱顶处的围岩变形最大，其次依次为右拱肩处的位移、左拱肩处的位移、左拱腰处的位移、右拱腰处的位移、右拱脚处的位移、左拱脚处的位移、拱底处的位移；隧道围岩拱顶处以及两侧拱肩处的位移随溶洞与隧道间的距离变化有较为明显的变化，而隧道的两侧拱腰、两侧拱脚以及拱底的竖向位移随溶洞与隧道间距离变化无明显变化；隧道围岩的破坏以隧道围岩拱顶处为最薄弱点，当溶洞距离隧道围岩拱顶1 m时，围岩变形最大，此时拱顶位移到达－12 mm；两侧拱肩、拱腰、拱脚的位移值并未出现对称的竖向位移，主要原因是由于岩体产状节理的分布，不同的倾角与倾向，导致了隧道围岩的应力分布不均匀，进而导致了各个对称测点的竖向位移的不同。

当溶洞位于隧道右拱肩处时[图4.8（b）]，以拱顶和右拱肩处的位移最大，其次依次为左拱肩的位移、左拱腰的位移、右拱腰的位移、左拱脚的位移、右拱脚的位移，拱底处的位移。隧道围岩拱顶处以及右拱肩处的位移随溶洞与隧道间的距离变化有较为明显的变化，而隧道的左拱肩、两侧拱腰、两侧拱脚以及拱底的竖向位移随溶洞与隧道间距离变化无明显变化。当溶洞距离隧道围岩右拱肩7 m时，围岩变形最大，最大竖向变形为19.55 mm。在溶洞距离隧道右拱肩距离为5 m时，拱顶及右拱肩的竖向位移有较大的波动，此时竖向位移为12.55 mm。

当溶洞位于隧道右拱腰时[图4.8（c）]，以拱顶和右拱肩处的位移最大，其次依次为左拱肩的位移、左拱腰的位移、右拱腰的位移、左拱脚的位移、右拱脚的位移、拱底处的位移。隧道围岩拱顶处以及右拱肩处的位移随溶洞与隧道间的距离变化有较为明显的变化，而隧道的左拱肩、两侧拱腰、两侧拱脚以及拱底的竖向位移随溶洞与隧道间距离变化无较为明显的变化。当溶洞距离隧道围岩右拱肩5 m时，围岩变形最大，最大变形位于拱顶处且最大竖向变形为20.49 mm。

当溶洞位于隧道拱底下方时[图4.8（d）]，以拱顶位移最大，其次依次为右拱肩的位移、左拱肩的位移、左拱腰的位移、右拱腰的位移、右拱脚的位移、左拱脚的位移、拱底处的位移。隧道围岩拱顶处以及右拱肩处的位移随溶洞与隧道间的距离变化有较为明显的变化，而隧道的左拱肩、两侧拱腰、两侧拱脚以及拱底的竖向位移随溶洞与隧道间距离变化无较为的明显变化。当溶洞距离隧道围岩右拱肩7 m时，围岩变形最大，最大变形位于拱顶处且最大竖向变形为－17.98 mm。

当溶洞位于隧道左拱腰时[图4.8（e）]，以拱顶和右拱肩处的位移最大，其次依次为左拱肩的位移、左拱腰的位移、右拱腰的位移、右拱脚的位移、左拱脚的位移、拱底处的位移。隧道围岩拱顶处以及右拱肩处的位移随溶洞与隧道间的距离变化有较为明显的变化，而隧道的左拱肩、两侧拱腰、两侧拱脚以及拱底的竖向位移随溶洞与隧道间距离变化无较为明显的变化。当溶洞距离隧道围岩右拱肩5 m时，围岩变形最大，最大变形位于拱顶处且最大竖向变形为－21.07 mm。

当溶洞位于隧道左拱肩处时[图4.8（f）]，以拱顶和右拱肩处的位移最大，其次依次为左拱肩的位移、左拱腰的位移、右拱腰的位移、右拱脚的位移、左拱脚的位移、拱底处的位移。隧道围岩拱顶处以及右拱肩处的位移随溶洞与隧道间的距离变化有较为明显的变化，而隧道的左拱肩、两侧拱腰、两侧拱脚以及拱底的竖向位移随溶洞与隧道间距离变化无较为明显的变化。当溶洞距离隧道围岩右拱肩9 m时，围岩变形最大，最大变形位于拱顶处且最大竖向变形为－20.65 mm。

综上所述，溶洞测点的位移最大值一般都位于拱顶处，因此判断隧道拱顶为围岩的最易破坏点，而溶洞的分布距离对于围岩并未呈现有规律的变化趋势，而是处于一个波动的情况，产生波动的主要原因是由于隧道围岩的产状节理影响，不同分布距离的溶洞，截断的产状节理不同，进而导致各个测点的岩体受力发生了变化，因此出现了竖向位移不规律波动的情况。