基于变质量突水模型的隧道开挖安全厚度研究

作     者：刘晨 曾冠铭 王松 余来斌 杨涛 田荆涛 梁超恒 卢亚婷 LIU Chen;ZENG Guanming;WANG Song;YU Laibin;YANG Tao;TIAN Jingtao;LIANG Chaoheng;LU Yating

作者机构：中国建筑第八工程局有限公司上海200000 中建八局有限公司南方公司广西南宁530022 西京学院土木工程学院陕西西安710123 

出 版 物：《水利与建筑工程学报》 (Journal of Water Resources and Architectural Engineering)

年 卷 期：2021年第19卷第6期

页      码：57-62页

摘      要：突水突泥是隧道穿越岩溶、风化花岗岩等软弱地层常面临的地质灾害之一。在隧道开挖过程中,预留必要的安全厚度是保障岩土体不被高水压击穿,遏制突水突泥灾害的重要措施。为了确定合适的安全厚度,首先基于溶质运移和多孔介质渗流理论,导出可以考虑软弱地层颗粒物迁移的多场耦合突水突泥理论模型;其次依托实际隧道工程,采用Comsol多场耦合系统开展不同安全厚度下的隧道渗流侵蚀特性数值研究。通过分析地层孔隙率、渗透率、涌水及涌泥量发展规律,评定发生潜在突水突泥灾害风险,进而确定合理的安全厚度。结果表明:防突厚度小于4 m时,短时间内掌子面前方颗粒即发生显著流失,极易形成突水通道,涌水涌泥量大大超过开挖设计的标准。当防突厚度大于5 m,地层围岩孔隙率、渗流通道得到有效遏制,掌子面的涌水涌泥均得到有效控制。从安全、经济、技术角度分析,防突厚度建议取4 m~5 m。

主 题 词：软弱富水地层 隧道工程 突水突泥 安全厚度 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1672-1144.2021.06.009

馆 藏 号：203106993...