岩溶隧道突水涌泥风险评估及围岩稳定性的影响研究

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1、分类号:U4510710-2015221040专业硕士学位论文岩溶隧道突水涌泥风险评估及围岩稳定性的影响研究于杰绪导师姓名职称王亚玲教授专业学位类别申请学位类别硕士建筑与土木工程及领域名称论文提交日期2018年4月11日论文答辩日期2018年5月12日学位授予单位长安大学RiskAssessmentofWaterInrushandMudinKarstTunnelandInfluenceofSurroundingRockStabilityAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：YuJiexuSupervisor：Prof.

2、WangYalingChang’anUniversity,Xi’an,China摘要在岩溶地区进行隧道工程建设时，由于其复杂的工程地质、水文地质条件使得隧道在施工期间容易发生严重的岩溶地质灾害。为保证隧道施工安全有序，开展突水涌泥风险评估及围岩稳定性的影响研究对于隧道施工意义重大。本文以旧州隧道为工程依托，针对施工中突水涌泥风险及围岩失稳的问题，采用实地调查、地质预报、现场监控、模糊综合评价法和数值模拟的方法，从岩溶隧道水文地质特征、突水涌泥及塌方风险和围岩受力变形特性的角度对上述问题开展研究。主要研究内容和结论如下：1、通过理论研究分析了旧州隧道岩溶发育的水文地质条件，

3、采用地下水动力学法对里程K5+660~K6+980局部段落进行涌水量预测研究，得到最大涌水量为25275.6m3/d。基于地质雷达预报的工程实例，从分析雷达图像“六位特征”出发，对完整围岩、贫水型裂隙破碎带、填充型岩溶的雷达图像特征进行了研究和总结。2、通过筛选影响突水涌泥的主控因素来构建隧道突水涌泥模糊层次综合评价模型，采用“1~9”标度法构建判断矩阵，并基于专家评分法建立隶属度函数矩阵，构建隧道突水涌泥风险、塌方风险的概率和致灾程度隶属度模型。最后基于最大隶属度原则确定了在里程ZK6+075处发生突水涌泥风险等级属中度风险，应发布黄色预警信号；在ZK5+992断面处发

4、生岩溶塌方风险等级属高度风险，应发布橙色预警信号。3、首先开展不同位置隐伏溶洞与隧道间岩盘安全厚度的分析计算。其次利用FLAC3D数值计算软件开展了在溶洞位置、围岩等级、等效水压、侧压力系数、岩盘厚度以及组合溶洞等多种形式下围岩稳定性的影响规律研究。结果表明：围岩等级为Ⅴ级、等效水压大于1MPa、侧压力系数大于2.0、岩盘厚度小于2m、隧道侧部存在充填型隐伏溶洞时，隧道与隐伏溶洞间的岩盘将出现剪切活性塑性区，围岩的稳定性差。经比较，现场监测数值与模拟计算结果差值在6%以内，模拟结果较准确。4、探讨了灰岩地段地下水渗流对围岩受力变形特性的影响，针对中岩柱和拱脚部位潜在隐伏溶

5、洞的状况，研究了溶洞大小和水压对围岩的影响规律。结果表明：当地下水位高于60m、围岩等级为Ⅴ级时，当溶洞直径大于4m以及岩溶水压力小于0.25MPa时，隧道与溶洞间的岩盘将出现贯通的拉剪活性塑性区，围岩稳定性极差。经比较，现场监测数值与模拟计算结果差值在8%以内，模拟结果较准确。关键词：岩溶隧道，突水涌泥，风险评估，稳定性研究，数值模拟iAbstractIntheconstructionoftunnelengineeringinkarstarea,becauseofitscomplexengineeringgeologyandhydrogeologicalconditio

6、ns,thetunnelispronetoseriouskarstgeologicaldisastersduringtheconstructionperiod.Inordertoensurethesafetyandorderoftunnelconstruction,itisofgreatsignificancefortunnelconstructiontocarryoutriskassessmentofwaterinrushandmudandtheinfluenceofsurroundingrockstability.ThisarticleisbasedontheJiuZ

7、houtunnel,inviewoftheriskofwaterinrushandtheinstabilityofsurroundingrockinconstruction,theaboveproblemsarestudiedbymeansoffieldinvestigation,geologicalprediction,fieldmonitoring,fuzzycomprehensiveevaluationandnumericalsimulation,fromthehydrogeologicalcharacteristics