隧道充填岩溶管道滑移失稳突水机制

黄震，李仕杰，赵奎，吴锐，钟文



隧道充填岩溶管道滑移失稳突水机制

黄震1, 2, 3，李仕杰1，赵奎1，吴锐1，钟文1

(1. 江西理工大学 资源与环境工程学院，江西 赣州，341000；2. 南京大学 地球科学与工程学院，江苏 南京，210023；3. 中国矿业大学 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏 徐州，221116)

为探究隧道充填岩溶管道滑移失稳突水机制，将岩溶管道视为“塞子”，建立岩溶管道滑移失稳突水的地质模型和力学传递模型，推导出充填岩溶管道失稳判据及安全系数计算公式，并通过算例分析岩溶管道倾角和含水体水位对岩溶管道安全性的影响。研究结果表明：弱透水或不透水的充填岩溶管道在突水过程中的作用类似“塞子”，具有较强阻水性能，此时突水模式为岩溶管道的充填物滑移失稳突水；隧道开挖过程中，作用在岩溶管道的下滑力和抗滑力达到临界条件时，管道发生滑移失稳，最终导致突水的发生；充填岩溶管道的安全系数随着含水体水位增大而不断降低，管道倾角对安全系数的影响比水位的影响小；地下水对岩溶管道安全性的影响很大，其中渗透压力、静水压力和扬压力对管道安全性的影响较大，是触发管道发生滑移失稳、引发突水的关键因素。

隧道工程；突水机制；力学模型；岩溶管道；滑移失稳

为适应我国经济建设的高速发展、国家安全的需求以及中、西部国土资源开发的需要，我国地下空间开发的规模不断增大，隧道工程也相应急剧增加，尤其以各类交通(铁路、公路)、水利水电领域隧道工程建设最为显著。……