岩溶天坑垮塌对下穿鸡冠山隧道结构安全影响研究

摘要

为深入了解下穿隧道结构安全受岩溶天坑垮塌的影响,以鸡冠山隧道K72+220～+340段工程为背景,结合现场勘察成果及下伏溶腔位置大小推测岩溶天坑侧壁垮塌规模,通过PFC3D数值模拟预测岩溶天坑的垮塌堆积形态.基于模拟结果,选择典型剖面构建岩溶天坑侧壁垮塌前后的二维有限差分模型,分析岩溶天坑垮塌对下穿鸡冠山隧道衬砌结构安全的影响.结果表明:1)天坑垮塌后将主要堆积于天坑下伏溶腔的顶部,垮塌体量约为16000 m3,垮塌体的冲击力约为9.0×107 N;2)岩溶天坑垮塌将造成溶腔顶部最大变形达16 mm,并导致左线左边墙及拱脚部位衬砌结构安全系数可能小于1.7,但整体平均安全系数仍大于控制标准,天坑垮塌对隧道安全影响有限.