高压富水岩溶隧道底鼓变形演化机制及防控对策研究

来源：中国血液净化杂志2023年第11期北京时间：

作者：欧雪峰, 欧阳淋旭, 张学民, 张永杰, 田娇

单位：1. 长沙理工大学 土木工程学院, 湖南 长沙 410114;2. 中南大学 土木工程学院, 湖南 长沙 410075;3. 贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司, 贵州 贵阳 550001"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (52008039); Hunan Provincial Natural Science Foundation of China (2021JJ40592); Guizhou Provincial Department of Transportation Science and Technology Project (2017-121-029, 2020-123-016); Postgraduate Scientific Research Innovation Project of Changsha University of Science & Technology (CXCLY2022041)

摘要：当隧道穿越高压富水岩溶地层时，易发生衬砌开裂、底鼓及渗水等灾害。为探索隧道底鼓变形演化机理，建立高压富水岩溶隧道底鼓变形控制体系，采用现场测试、室内实验、数值模拟相结合的方法，分析了贵州省德江隧道高压富水段底鼓病害成因及孕育过程。研究发现：围岩中大型隐伏溶腔通过地层中复杂的岩溶管道网络与上伏暗河水源连通，导致隧道结构承受高达2.1 MPa外水压力；隧底基岩在水岩作用下劣化严重，饱和状态下基岩抗压强度仅为27.7 MPa，且其强度随浸泡时长增加而显著降低。数值计算揭示了高水压力是诱发隧道底鼓破坏的主要因素；基岩软化对隧底变形存在一定影响，但与高水压叠加效应不明显。基于此，总结提出以“限排、泄压”为主，“主动加固”为辅的高压富水岩溶隧道底鼓防控基本思路，具体为“预留控制砼室+集水管引排+注浆加固基底围岩”的联合控制程序。实现深部溶腔岩溶水的可控排放，消解隧底水压力，辅以注浆重塑隧底基岩，从而改善隧道结构应力环境。长期监测结果表明：隧道衬砌背后水压力较处治前减少了97%，隧道结构稳固。研究结果可为类似岩溶隧道底鼓病害控制提供参考。

关键词：隧道工程,底鼓控制,数值分析,富水岩溶,限排泄压

基金资助：国家自然科学基金项目（52008039）；湖南省自然科学基金项目（2021JJ40592）；贵州省交通运输厅科技项目（2017-121-029，2020-123-016）；长沙理工大学研究生科研创新项目（CXCLY2022041）