第八章 深埋隧道穿越富水破碎带围岩突水机理.PDF

第 47 卷第 10 期 中南大学学报( 自然科学版) Vol.47 No.10 2016 年 10 月 Journal of Central South University (Science and Technology) Oct. 2016 DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2016.10.025 深埋隧道穿越富水破碎带围岩突水机理 1 1, 2 1 1, 3 李廷春 ，吕连勋 ，段会玲 ，陈伟 (1. 山东科技大学 山东省土木工程防灾减灾重点实验室，山东 青岛，266590； 2. 北京市勘察设计研究院有限公司，北京，100038； 3. 济南城建集团有限公司，山东 济南，250000) 摘要：基于隧道穿越处于复杂应力场与渗流场环境的富水破碎带时存在发生重大突水事故的安全隐患，通过对破 碎岩体的渗流特点进行研究，建立孔隙颗粒介质流失的渗流模型；基于连续介质力学和变质量动力学理论，推导 饱和破碎岩体变质量渗流−变形耦合理论模型；以福建漳州梁山隧道 L7 富水破碎带为工程背景，分析围岩的渗流 场、应力场与位移场分布特性，并总结隧道断层破碎带的突水塌陷机理。研究结果表明：断层破碎带突水实质上 是围岩的力学平衡和地下水的渗流平衡因施工扰动发生急剧变化，引起围岩应力重分布及地下水能量释放；隧道 施工揭露断层后，岩体颗粒随孔隙空间的流体发生迁移形成新的渗流通道，导致地下水在水头压力作用下向工程 临空面涌出，形成漏斗形的渗水区域；随着渗流作用时间的延长，地下水和岩土体逐渐流失，隧道上方的破碎岩 体发生严重的滑移变形，形成椭圆形塌陷区域，与现场实际塌陷破坏规律基本吻合。本文提出的渗流−变形耦合 模型对理解破碎岩体渗流力学机制和深埋隧道突水灾害的预防设计具有参考价值。 关键词：深埋隧道；岩体；断层破碎带；突水机理；流固耦合 中图分类号：U457+ .5 文献标志码：A 文章编号：1672−7207(2016)10−3469−08 Water burst mechanism of deep buried tunnel passing through weak water-rich zone 1 1, 2 1 1, 3 LI Tingchun , LYU Lianxun , DUAN Huiling , CHEN Wei (1. Disaster Prevention and Mitigation of Shandong Provincial Key Laboratory of Civil Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China; 2. BGI Engineering Consultants Ltd., Beijing 100038, China; 3. Jinan Urban Construction Group Co. Ltd., Jinan 250000, China) Abstract: