岩溶隧道突涌水机制及安全临界条件研究

摘要

我国西南山区灰岩分布广泛、岩溶十分发育,隧道建设中经常遭遇突涌水事故。以楚大高速公路九顶山岩溶隧道为例,针对该岩溶隧道发生突涌水的断面(左幅ZK281+940),基于综合物探推测出的涌水体空间位置及规模形态,建立了概化计算模型,并采用非连续变形分析(DDA)方法对高压岩溶水作用下隧道顶板破坏、发生突涌水事故的过程进行了数值模拟,分析了隧道围岩破坏机制和突涌水事故发生的条件,以及不同溶腔水头作用下隧道围岩的变形演化规律,得出导致隧道突涌水发生的安全临界水头,并与现场监测结果进行了对比验证。结果表明:溶腔水头与隧道突涌水事故的发生高度相关,当溶腔水头超过安全临界水头时,该岩溶隧道将会发生突涌水事故,数值模拟结果与现场监测结果基本一致。该研究结果可为类似地质条件隧道突涌水防治提供参考。