基于三维离散-连续耦合的岩溶隧道突水破坏模式研究

岩溶隧道在修建的过程中难以避免接近溶腔甚至高承压水溶腔，而突水破坏极易引发安全事故甚至对隧道产生不可逆的影响，因此对岩溶隧道突水破坏模式的研究有利于解决相关安全问题，并对选线安全具有一定参照意义。通过三维离散-连续耦合数值技术，对微观离散颗粒物理、力学参数进行标定并验证，模拟水压作用下下伏溶腔与隧道仰拱之间的防突岩体垮塌过程。根据试验结果将防突岩体的破坏模式分为3类：剪切破坏模式、弯折破坏模式和复合破坏模式。弯折破坏模式表现为防突岩体中部和两端拉伸裂缝呈贯通状；剪切破坏模式表现为防突岩体两端裂缝呈剪切态；复合破坏模式则同时具有二者的共同特性。3种破坏模式所引起的裂缝发育规律相似，均可分为初始发育、快速发育和平缓发育3个阶段。初始发育阶段时防突岩体所存在的裂缝数量较少；维持水压力防突岩体的裂缝数量突增并进入快速发育阶段；而后防突岩体中的裂缝产生贯通效果进入平缓发育阶段，最终防突岩体整体垮塌。由此得出结论：突水破坏在岩溶隧道中是一个渐变的过程，但对岩溶隧道总体安全性有不可逆的影响。