隧道完整型岩盘渗透破坏失稳机制流固耦合模型试验研究

摘要：

为研究深长隧道开挖过程中完整型岩盘在工程扰动和地下水渗流作用下发生渗透破坏的失稳机制,以在地形地质条件复杂的中西部地区修建的深长隧道-利万高速齐岳山隧道为工程背景,通过能够同时实现高水压加载和隧道开挖的渗流突水模型试验系统和配制的流固耦合相似材料,开展深长隧道完整型岩盘渗透破坏灾变演化规律的物理模型试验,研究了开挖扰动和防突岩盘厚度对其渗流特征的影响.研究结果表明:深长隧道完整型岩盘渗透破坏失稳突水本质是开挖扰动和地下水渗流耦合影响下突水通道逐渐形成、防突岩盘逐渐丧失阻水能力的结果;开挖扰动和防突岩盘厚度对围岩内水压力分布和涌水量具有显著的影响,围岩水压在承压水渗流作用下经历“稳定-增大-稳定”的过程;隧道开挖过程中,承载水压、涌水量与防突岩盘厚度分别表现出正、负线性关系,水力梯度及渗透系数均具有明显的分段特征,突变点前水力梯度和渗透系数基本稳定,突变点后水力梯度急剧减小而渗透系数快速增大;随着防突岩盘厚度的减小,岩盘的阻水性能逐渐降低,对外加水压的承压能力逐渐下降;突水灾害的发生虽具有很强的“突变”性,但突水通道的形成将经历一个较慢的渗透破坏过程.研究结果可为深长隧道突水灾变机理的研究提供参考.

关键词：隧道工程、突水突泥、模型试验、完整岩盘、渗透破坏、流固耦合

所属期刊栏目：27

分类号：U451(隧道工程)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;博士后创新人才支持计划;中国博士后科学基金;江西省自然科学基金;中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金;江西省教育厅科学技术研究项目;江西理工大学博士启动基金

在线出版日期：2019-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：1345-1356