顶部隐伏溶洞对深埋隧道围岩稳定性影响的离散元数值研究

摘要

我国西南地区岩溶区的广泛分布大大增加了隧道设计施工及后期运营的难度和风险.为研究顶部隐伏溶洞对隧道围岩稳定性的影响,通过构建PFC2D离散元数值模型,对无溶洞环境和顶部溶洞环境隧道开挖过程中围岩变形及破坏的最终形态进行了对比研究,并剖析了顶部溶洞环境下围岩破坏的演化过程.结果表明:顶部溶洞的存在对隧道围岩位移场分布有明显影响,溶洞引起的围岩位移场和隧道开挖引起的围岩位移场整体向外扩散,围岩变形的范围较无溶洞环境明显扩大.隧道和溶洞间的围岩受力复杂,容易产生应力集中,导致隧道围岩坍塌.隧道开挖后,裂纹首先出现在溶洞底部和隧道拱顶,后逐渐向中间发展,发展为"X"形裂纹,最终贯通,围岩发生压剪破坏.