郑万铁路岩溶隧道突水机理及处治措施分析

按照表4.2所列工况一和工况六，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）的充水溶洞，计算渗流场作用下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充水溶洞分布距离的变化规律，如图4.21所示。

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图4.21　渗流场作用下隧道围岩竖向位移随充水溶洞分布距离的变化规律

由图可知：当溶洞位于拱顶上方时[图4.21（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。其中：隧道围岩拱顶处、左拱肩处、左拱腰处的位移随溶洞与隧道间的距离增大有微弱增加；而隧道的左拱脚、右拱腰、右拱脚、拱底竖向位移随溶洞与隧道间距离变化无明显变化；右拱肩的竖向位移随溶洞与隧道间距离变化有明显波动；在渗流场作用下，当溶洞距离隧道围岩拱顶9 m时，围岩变形最大，此时拱顶位移达到－1.40 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；当充水溶洞位于左拱肩时[图4.21（b）]，以拱顶的位移最大，其次依次为右拱肩的位移、左拱肩的位移、右拱腰的位移、左拱腰的位移、右拱脚的位移、左拱脚的位移、拱底处的位移；隧道围岩拱顶位移、左拱肩处的位移、左拱腰的位移、左拱脚的位移随充水溶洞与隧道间的距离变大而变大，而隧道的右拱肩、右拱腰、右拱脚以及拱底的竖向位移随充水溶洞与隧道间距离变化无明显变化；当充水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－1.71 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。