大相岭隧道渗流场与地应力场的耦合作用研究

【摘要】： 渗流场与地应力场的耦合理论是最近国内外研究热点问题,这一问题的研究对促进科技进步和解决实际工程问题有着重要意义。本文首先系统总结了裂隙岩体渗流的特点,裂隙岩体渗流场和地应力场的相互作用；然后阐述了裂隙岩体的耦合分析方法。 大相岭隧道地处四川盆地与青藏高原过渡的盆地边缘山区,区内断层、裂隙发育,水文地质条件复杂,渗流场及应力场条件复杂。因此针对大相岭隧道水文地质条件,通过系统分析整理隧址区各类钻孔、水文等相关资料,得出了隧址区岩体渗流特点、地应力分布规律及特点、渗透系数及储水系数。数值模拟了隧址区隧道开挖引起渗流场与地应力场耦合的范围及应力重分布的特征,在此基础上获得其导致渗流场的重分布、引发耦合作用的现象。 同时模拟了考虑断层影响,在耦合与非耦合时的开挖情况,在耦合情况下,应力重分布较非耦合不一样,应变规模比非耦合情况下增加9%-32.8%,说明了考虑耦合作用对隧道安全施工具有很大影响。 最后模拟了考虑耦合情况下空洞开挖时围岩的破坏模式。开挖后空洞的应力集中比隧道区的现象更明显。空洞岩体塌方失稳后,塌方的岩体挤压空洞内的水体使水压力骤增,动静水压力与应力重分布后的围岩作用,经过耦合作用后隧道围岩失稳,产生涌水塌方现象。