深埋隧道前方承压溶洞隔水岩体最小安全厚度研究

摘要

针对深埋隧道掌子面前方承压溶洞突水问题,采用COMSOL数值模拟分析方法,模拟深埋岩溶隧道开挖和突水过程.研究隧道开挖过程中围岩渗流场信息变化规律和塑性区分布特征,结合掌子面主应力差和最大水平位移的变化,提出隔水岩体最小安全厚度确定方法,并通过与模型试验对比,验证数值模拟结果的有效性.分析溶洞直径、溶洞水压、隧道埋深和隧道跨度对隔水岩体最小安全厚度影响规律.基于多元线性回归理论,建立深埋岩溶隧道隔水岩体最小安全厚度预测模型.研究结果表明:对隔水岩体最小安全厚度HS影响程度最大的是溶洞水压P,其次是隧道埋深h,再次是溶洞直径D,影响最小的是隧道跨度L,并且HS与e0.0937P,lnL,D和h之间存在极其显著的线性关系.