渗流场作用下溶洞分布距离对隧道岩石应力影响研究

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，考虑围岩渗流场作用计算隧道围岩的应力情况，根据数值模拟计算结果得到隧道围岩各测点主应力随充水溶洞分布距离的变化规律，如图4.22所示。

图4.22　渗流场作用下隧道围岩主应力随充水溶洞分布距离的变化规律(www.xing528.com)

由图可知：当溶洞位于拱顶上方时[图4.22（a）]，以左拱脚的应力最大，其次依次为左拱腰的应力、拱顶的应力、右拱腰的应力、右拱脚的应力、右拱肩的应力、左拱肩的应力、拱底的应力。其中：左拱脚的应力、左拱腰的应力、右拱腰的应力随充水溶洞与隧道间距离增大而增大；拱顶处的应力、右拱肩的应力随充水溶洞与隧道间距离增大而减小；右拱脚的应力、左拱肩的应力、拱底应力随充水溶洞与隧道间距离改变无明显变化；当充水溶洞距离隧道围岩拱顶9 m时，此时最大主应力位于左拱脚处，最大应力值为－2.11 MPa；两侧拱肩、拱腰、拱脚的位移值并未出现对称的主应力，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，节理裂隙，导致隧道左上部的岩体应力在隧道的左拱脚处出现应力集中现象，所以导致左拱脚处的应力最大。

当溶洞位于左拱肩方向时[图4.22（b）]，以左拱脚的应力最大，其次依次为左拱腰的应力、拱顶的应力、右拱腰的应力、右拱脚的应力、右拱肩的应力、左拱肩的应力、拱底的应力。其中：左拱脚的应力、左拱腰的应力、右拱腰的应力、拱顶的应力随充水溶洞与隧道间距离增大而增大；左拱肩的应力随充水溶洞与隧道间距离增大而减小；右拱脚的应力、右拱肩的应力、拱底应力随充水溶洞与隧道间距离改变无明显变化；当充水溶洞距离隧道围岩拱顶9 m时，此时最大主应力位于左拱脚处，最大应力值为－1.78 MPa；两侧拱肩、拱腰、拱脚的位移值并未出现对称的主应力，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，节理裂隙导致隧道左上部的岩体应力在隧道的左拱脚处出现应力集中现象，所以导致左拱脚处的应力最大。