突水突泥是隧道穿越岩溶、风化花岗岩等软弱地层常面临的地质灾害之一.在隧道开挖过程中,预留必要的安全厚度是保障岩土体不被高水压击穿,遏制突水突泥灾害的重要措施.为了确定合适的安全厚度,首先基于溶质运移和多孔介质渗流理论,导出可以考虑软弱地层颗粒物迁移的多场耦合突水突泥理论模型;其次依托实际隧道工程,采用Comsol多场耦合系统开展不同安全厚度下的隧道渗流侵蚀特性数值研究.通过分析地层孔隙率、渗透率、涌水及涌泥量发展规律,评定发生潜在突水突泥灾害风险,进而确定合理的安全厚度.结果表明:防突厚度小于4m时,短时间内掌子面前方颗粒即发生显著流失,极易形成突水通道,涌水涌泥量大大超过开挖设计的标准.当防突厚度大于5 m,地层围岩孔隙率、渗流通道得到有效遏制,掌子面的涌水涌泥均得到有效控制.从安全、经济、技术角度分析,防突厚度建议取4m～5m.
软弱富水地层 隧道工程 突水突泥 安全厚度