为研究隧道穿越断层突水突泥灾害发生机制,在分析渗流诱发断层突水突泥机制的基础上,依托江西永莲隧道断层破碎带突水突泥灾害工程实例,采用数值模拟方法,建立可模拟隧道动态开挖穿越断层带过程的有限元计算模型,分析隧道开挖过程中渗流场、应力场、隧道涌水量、塑性区分布等灾害前兆信息的演化规律.研究结果表明,当掌子面接近断层时,应力场、位移场、渗流场、塑性区分布等前兆信息均发生了突变.主要表现在:1)应力集中现象达到最大,增幅接近1倍,高应力集中极易导致隧道施工至断层附近区域围岩失稳;2)隧道围岩位移包括拱顶沉降与拱底隆起急剧性、突变性增大;3)渗流速度急剧增大,地下水更容易向洞内渗透,地下水对围岩的蚀溃破坏作用加大;4)围岩塑性区范围覆盖了整个洞周范围并且屈服深度有所增加;5)隧道开挖接近断层时极易造成突水突泥灾害,施工中应积极采取有效的防控措施.
隧道 断层 突水突泥 数值模拟 渗流场 涌水量