富水斷層破碎帶隧道突水突泥機理及注漿治理技術研究.pdf

1、隧道及地下工程修建穿越富水斷層破碎帶過程中，常發(fā)生大規(guī)模的突水突泥等地質災害，給隧道施工安全和周邊環(huán)境帶來巨大的威脅，制約著隧道建設的發(fā)展。因此，對隧道斷層破碎帶突水突泥機理及其注漿治理技術等關鍵科學問題進行研究，具有重大的科學意義和工程應用價值。本文依托江西省吉蓮高速鐘家山隧道（現(xiàn)改名為永蓮隧道），通過資料收集調研、理論研究、數(shù)值模擬分析和現(xiàn)場試驗等手段，深入研究了隧道斷層突水突泥機理及其災變演化過程，建立了隧道斷層突水突泥注漿治理技

2、術體系，并應用于實際工程，取得了一定的研究成果。
　　(1)系統(tǒng)的分析了斷層的結構特征、水文地質特征和巖性特征，揭示了隧道斷層突水突泥災害發(fā)生的地質環(huán)境特征。在總結分析隧道斷層突水突泥普遍特征的基礎上，研究了突水突泥災變特征、發(fā)生條件和災害發(fā)生影響因素等規(guī)律。
　　(2)在研究地下水對斷層帶巖體物理、化學和力學擴展綜合作用的基礎上，分析了破碎巖體充填顆粒遷移、結構變形、孔隙率和滲透率隨時間不斷增大的變質量流固耦合力學效應，并

3、建立了該過程破碎巖體孔隙率和滲透率隨時間的變化關系，探討了斷層帶巖體滲流突變失穩(wěn)致災機制。
　　(3)以依托工程為背景，采用COMSOLMultiphysics多場耦合數(shù)值計算軟件，模擬分析了隧道開挖進入斷層帶過程中應力場、位移場、滲流場的變化規(guī)律，從圍巖穩(wěn)定性角度研究了隧道斷層突水突泥機理。控制單因素變化，模擬研究了圍巖等級、地下水水位、圍巖滲透性等地質因素對隧道斷層突水突泥的影響。
　　(4)總結分析國內外隧道斷層突水突

4、泥案例，緊密結合鐘家山隧道突水突泥情況，系統(tǒng)的研究了隧道斷層突水突泥的形成條件。深入分析了災變發(fā)展過程，研究了隧道斷層突水突泥演化過程中孕育、潛伏和發(fā)生三個階段的特征和機理。
　　(5)基于上述理論研究成果，總結國內外隧道斷層突水突泥災害注漿治理的成功案例，結合工程實踐理論及經(jīng)驗，建立了集綜合探測方法、注漿設計方法、注漿實施及其過程控制技術、效果評價等關鍵技術組成的隧道斷層突水突泥注漿治理技術體系。建立的注漿治理技術體系在鐘家山隧