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摘要：通过岩溶裂隙水和地表水对岩溶隧道填充物溶腔涌泥机制进行理论分析，并建立地表水渗流对溶腔填充物与岩层接触面力学扩展模型，得出渗流会把接触面中的颗粒拖拽出一部分，接触面中的颗粒会由紧密状态、致密的结构逐渐转化为稀松的结构，使得充填物与岩层紧密的接触逐渐被隔离，充填物慢慢处于滑动的状态，随着渗水通道的扩展，静水压力对溶腔充填物的挤压，致使岩层难以支撑而发生涌泥灾害。采用数值模拟计算分析静水压力对填充物溶腔底板的影响，得出水位线高度的变化对溶腔底板的稳定性有相当大的影响，稳定性变差时很容易造成岩层破坏发生突泥突水。水位高度的提升，溶腔底部岩层的应力、位移、塑性变化区范围有一定程度的增加，填充物溶腔底板的稳定性降低，非常有利于溶腔内的填充物破坏岩层造成突泥突水灾害的发生。并且溶腔底板失稳是从溶腔底板中间出开始发生破坏的。
关键词：岩溶隧道；溶腔；涌泥；机制分析；数值模拟
1 引言
近几年来，随着我国经济进入高速发展阶段，对交通基础建设的要求越来越高，公路的修建对交通不便的西南山岭地区起到了相当大的便利，岩溶隧道主要分布在湖南湘西以及西南地区，近些年国家在西南地区大力建设高速公路和铁路，在修建隧道的过程中不断遇到各种各样的的地质灾害，例如突泥突水、塌方以及地表塌陷，突泥突水是比较常见的灾害，也是最难预防的灾害[1]~[2]。以湘西永吉高速六月田隧道为例，隧道在穿越隐伏的填充物溶腔地段，施工至ZK10+820时，发生三次规模不等的突泥，三次突泥总量达到了7500m3，导致了30m的半断面、25m全断面被涌泥充填，初支台车及相关的设施被涌泥冲毁，造成了重大的经济损失。
2填充物溶腔涌泥机制分析
2.1岩溶裂隙水对岩体软化侵蚀作用
岩溶裂隙水对岩溶岩体有软化和溶蚀两个方面，其软化作用主要是指物理软化效应，主要体现在润滑、软化和泥化等几个方面[3]。岩溶裂隙水是地下水或者大气降水，水流通过岩体时，细小颗粒通过表面的吸附力将水分子吸到周围，水分子的加入会增大颗粒之间的空隙，从而使得胶结作用被弱化，粘结力下降，岩体结构面之间的摩擦阻力减小，裂隙水使得岩石强度降低，在安全厚度以内的裂隙岩体是不会破坏的，并且岩体在突水前处于饱和状态，饱和状态下岩体的湿度增加，此时的岩体强度与之前的岩体强度有很大的差异，受到岩溶水溶蚀的岩石区域内，其强度受到的影响更大，有些软岩受到水的溶蚀后会分解从而丧失强度。饱和岩石强度和干燥岩石强度在岩溶水溶蚀的情况下的关系如下式所示：
图4 不同水位高度溶腔底部岩层的塑性区分布图
4 总结
结合岩溶裂隙水、地表水和地下水对溶腔填充物底板失稳进行分析得出一下结论：
（1）结合岩溶裂隙水和地表水对溶腔填充物的影响进行理论推导，并建立地表水对接触面力学扩展作用模型，通过计算得出渗流会拓展充填物与岩层接触面的宽度，使得充填物慢慢处于滑动的状态，对溶腔底板产生冲击的作用，降低溶腔底板的稳定性。
（2）运用数值模拟模拟地下水压力对溶腔底板稳定性的影响，通过对模型计算出来的应力、位移、塑性区范围的分析得出静水压力越大，塑性破坏区扩展的越厉害，并且随着水压力的增大，溶腔底板中间处的位移、应力是增幅最大，塑性破坏区也是从中间处开始扩展的。
参考文献:
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论文作者:许帆,刘远,王朋朋
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/27
标签：岩溶论文; 隧道论文; 裂隙论文; 底板论文; 岩层论文; 地表水论文; 接触面论文; 《防护工程》2019年第6期论文;