郑万铁路岩溶隧道突水力学及处治研究成果

本书以郑万铁路小三峡隧道为研究背景，对岩溶隧道突水机理进行了理论研究，采用数值模拟和理论相结合的方法，开展了小三峡岩溶隧道突水机理和防治措施研究。主要研究成果如下：

（1）根据小三峡隧道前期地质勘察工程地质和水文地质资料，总结了小三峡隧道围岩岩体结构特点和隧道沿线的岩溶发育特征，在此基础上提出了岩溶隧道围岩岩体结构的概化模型，为后续研究岩溶隧道突水机理奠定了基础。

（2）在岩溶隧道围岩岩体结构概化模型基础上采用离散元3DEC软件建立了小三峡隧道围岩岩体水力模型，针对小三峡隧道围岩周围存在隐伏空溶洞、隐伏充水溶洞的情况，考虑溶洞与隧道的空间位置不同，设置了6种典型工况，计算了溶洞与隧道间存在不同间距时隧道围岩的位移和应力变化规律；然后在此基础上考虑围岩渗流场的影响，计算了隧道围岩位移、应力和岩体孔隙水压力规律，为后续分析岩溶隧道突水判据奠定了基础。(www.xing528.com)

（3）在分析岩溶隧道典型突水机理的基础上，针对小三峡隧道围岩节理发育的特点，提出了小三峡隧道围岩突水的剪切破坏和劈裂破坏机理，并采用断裂力学方法提出了基于剪切破坏和劈裂破坏机理的临界水压力计算公式；然后在此基础上，采用有限元方法建立岩溶隧道平面应变模型，研究了当岩溶位于隧道拱顶、掌子面前方和隧道底部时，避免岩溶隧道围岩突水的最小防突层厚度，为指导小三峡隧道施工提供了技术支持。

（4）在介绍岩溶隧道突水防治的基础上，针对小三峡隧道的特点，开展了小三峡隧道突水预防超前地质预报方法和注浆防治措施研究，研究成果可为小三峡隧道施工中的岩溶突水灾害提供技术指导。