陽(yáng)靈隧道充填巖溶區(qū)圍巖塌方機(jī)理與防控技術(shù)研究.pdf

1、我國(guó)可溶巖地層廣泛分布，特殊的賦存環(huán)境與地質(zhì)營(yíng)力作用形成了具有獨(dú)特物理力學(xué)特性的充填巖溶地質(zhì)。由于充填巖溶地質(zhì)研究中存在一系列問(wèn)題與工程地質(zhì)災(zāi)害的特殊性，目前對(duì)充填巖溶區(qū)圍巖塌方機(jī)理相關(guān)研究涉及較少。隨著隧道工程在巖溶區(qū)大規(guī)模修建，充填巖溶區(qū)圍巖塌方災(zāi)害與防控問(wèn)題日益突出，亟需開(kāi)展充填巖溶區(qū)圍巖塌方機(jī)理與防控技術(shù)研究，為充填巖溶區(qū)隧道建設(shè)與運(yùn)營(yíng)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。本文以陽(yáng)靈隧道充填巖溶地質(zhì)為研究對(duì)象，綜合運(yùn)用數(shù)值模擬、理論分析、現(xiàn)場(chǎng)

2、實(shí)測(cè)等技術(shù)手段，研究了充填巖溶體不同規(guī)模、不同空間位置狀態(tài)下及不同力學(xué)參數(shù)條件下圍巖塑性區(qū)規(guī)模發(fā)展分布特性，揭示了充填巖溶區(qū)圍巖突變式塌方與漸進(jìn)式塌方機(jī)理，針對(duì)兩種災(zāi)變模式研究了充填巖溶區(qū)圍巖塌方防控技術(shù)。論文主要研究成果如下：
　?。?）結(jié)合陽(yáng)靈隧道區(qū)域工程地質(zhì)與水文地質(zhì)，分析了巖溶發(fā)育條件，運(yùn)用地質(zhì)理論研究了陽(yáng)靈隧道巖溶賦存特征；結(jié)合地質(zhì)力學(xué)及隧道施工力學(xué)分析了充填巖溶區(qū)圍巖塌方影響因素，采用層次分析法確定了充填巖溶區(qū)圍巖塌方

3、主要影響因素，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用正交試驗(yàn)方法得到了充填巖溶區(qū)圍巖塌方主要影響因素的顯著性。
　?。?）基于充填巖溶體賦存特征及其對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性影響顯著性分析，建立FLAC3D數(shù)值模型研究了充填巖溶區(qū)圍巖位移、應(yīng)力及塑性區(qū)發(fā)展分布規(guī)律，揭示了充填巖溶區(qū)突變式塌方與漸進(jìn)式塌方兩類圍巖破壞失穩(wěn)機(jī)理。
　?。?）基于突變理論研究了突變式塌方機(jī)理，構(gòu)建了關(guān)鍵巖層的尖點(diǎn)突變模型，導(dǎo)出了關(guān)鍵巖層失穩(wěn)破壞的力學(xué)判據(jù)，揭示了突變式塌方圍巖位移與

4、塑性區(qū)體積的突跳性、滯后性及多模態(tài)特性，并結(jié)合薄板理論與經(jīng)典強(qiáng)度理論導(dǎo)出了最小關(guān)鍵巖層厚度經(jīng)驗(yàn)公式。
　　（4）采用控制變量法研究了漸進(jìn)式塌方機(jī)理，分析了漸進(jìn)式塌方圍巖位移、應(yīng)力及塑性區(qū)發(fā)展分布規(guī)律，揭示其漸進(jìn)破壞與滯后性特性；歸納了充填巖溶體與斷層兩因素對(duì)漸進(jìn)式塌方規(guī)模三種控制狀態(tài)。
　?。?）基于充填巖溶體賦存特征與塌方機(jī)理，研究了充填巖溶區(qū)圍巖塌方防控技術(shù)，針對(duì)突變式塌方提出了不良地質(zhì)體定位和巖體加固與超前支護(hù)技術(shù)，針