第18卷增刊2地下空间与工程学报Vol.182022年12月ChineseJournalofUndergroundSpaceandEngineeringDec.2022隧道穿越溶洞及断层突水机理与防控对策研究舒宗运1,彭丁茂1,刘骏1,杜明泽2(1.浙江数智交院科技股份有限公司,杭州市310013;2.煤炭科学技术研究院有限公司,北京100013)摘要:硬质岩地区的岩溶区和断层带突水防治的关键在于突水判据的建立。先从理论研究出发,以材料力学、结构力学和理论力学为基础,建立了“有效隔水岩层(柱)”的突水力学结构模型;采用了构建函数的方法,得到了“有效隔水岩层(柱)”的总势能函数表达式;基于突变理论,构建了岩溶区及断层带突水的尖点突变模型,获得了“有效隔水岩层(柱)”厚度、长度、水压力及岩石力学参数之间的函数关系;基于断裂力学,建立了一种硬质岩地区的岩溶区和断层带突水损伤力学判据,并以正在施工的广西某隧道为例,开展了应用研究,提出了隧道穿越硬质岩地区的岩溶区及断层带突水防控对策。结果表明:突水临界厚度值按计算突水临界厚度值的1.5倍取用,能较为有效地指导施工,验证了理论方法较为合理;提出的岩溶区或断层带突水防控对策,为解决隧道岩溶区和断层带突水问题提供一种新的理论支持。关键词:岩溶区突水;断层带突水;突水机理;防控对策;能量跃迁中图分类号:U459.2文献标识码:A文章编号:1673-0836(2022)增2-0993-08StudyonWaterInrushMechanismandPreventionandTreatmentMeasuresofTunnelCrossingKarstAreaandFaultZoneShuZongyun1,PengDingmao1,LiuJun1,DuMingze2(1.ZhejiangInstituteofCommunicationsCo.,Ltd.,Hangzhou310013,P.R.China;2.MineSafetyTechnologyBranch,ChinaCoalResearchInstitute,Beijing100013,P.R.China)Abstract:Thekeyofwaterinrushpreventioninkarstareaandfaultzoneinhardrockarealiesintheestablishmentofwaterinrushcriterion.Awaterinrushmechanicalstructuralmodelof"effectivewater-resistingrock(column)"wasestablishedbasedonmaterial,structural,andtheoreticalmechanics.Byusingthemethodofconstructingfunction,thetotalpotentialenergyfunctionexpressionof"effectivewater-resistingstrata(columns)"wasobtained.Basedoncatastrophetheoryandtheexpressionformoftotalpotentialenergyfunction,thecuspcatastrophemodelofwaterinrushinkarstareaandfaultzonewasconstructed.Thefunctionalrelationshipamongthethickness,length,waterpressureandrockmechanicsparame...
