隧道穿越岩溶区及断层带突水机理与防控对策研究

硬质岩地区的岩溶区和断层带突水防治的关键在于突水判据的建立。 文章先从理论研究出发， 以材料力学、 结构力学和理论力学为基础， 建立了 “有效隔水岩层 (柱) ” 的突水力学结构模型； 采用了构建函数的方法， 得到了 “有效隔水岩层 (柱) ” 的总势能函数表达式； 基于突变理论， 构建了岩溶区及断层带突水的尖点突变模型， 获得了 “有效隔水岩层 (柱) ” 厚度、 长度、 水压力及岩石力学参数之间的函数关系； 基于断裂力学， 建立了一种硬质岩地区的岩溶区和断层带突水损伤力学判据， 并以正在施工的广西某隧道为例， 开展了应用研究， 提出了隧道穿越硬质岩地区的岩溶区及断层带突水防控对策。 研究结果表明： 突水临界厚度值按计算突水临界厚度值的 1． 5 倍取用， 能较为有效地指导施工， 验证了理论方法较为合理； 提出的岩溶区或断层带突水防控对策， 对施工具有一定的指导意义， 为解决隧道岩溶区和断层带突水问题提供一种新的理论支持。