基于三维离散-连续耦合的岩溶隧道突水破坏模式研究 |
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引用本文: | 刘琛尧,晏启祥,孙润方,王绪,邓宝华,陈耀.基于三维离散-连续耦合的岩溶隧道突水破坏模式研究[J].水文地质工程地质,2024(2):163-171. |
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作者姓名: | 刘琛尧 晏启祥 孙润方 王绪 邓宝华 陈耀 |
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作者单位: | 1. 西南交通大学土木工程学院;2. 极端环境岩土和隧道工程智能建养全国重点实验室;3. 交通隧道工程教育部重点实验室(西南交通大学);4. 中铁二局第二工程有限公司 |
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基金项目: | 国家自然科学基金项目(52278416); |
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摘 要: | 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。
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关 键 词: | 岩溶隧道 突水灾害 防突岩体 离散-连续耦合 |
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