为了预测上伏溶洞下深埋岩溶隧道塌落范围及上伏溶洞与隧道的临界高度,构建上伏溶洞下深埋岩溶隧道的横、纵断面上的塌落机制,结合非线性Hoek-Brow n强度准则和极限分析上限法,并考虑孔隙水压力的作用下对上伏溶洞下深埋隧道的塌落范围进行研究,将孔隙水压力当作外力进行做功且根据虚功率方程和变分法原理推导出上伏溶洞下深埋隧道的塌落范围理论公式以及上伏溶洞与隧道的临界高度计算公式,利用数值计算软件MATLAB对公式进行求解和绘制隧道的塌落形状.将所提方法和既有研究、有限元数值模拟进行对比,所提方法和既有研究的计算结果误差为-4.32％ ～7.63％,和有限元数值模拟的计算结果误差为4.31％ ～6.73％,误差均在一定的精度范围内,充分验证了所提方法的合理性.分析不同参数对上伏溶洞下深埋隧道塌落范围的影响规律.研究结果表明:不同参数对上伏溶洞的深埋岩溶隧道塌落范围影响显著,孔隙水压力系数增大将导致深埋隧道的塌落面增大,上伏溶洞与隧道的高度H越大深埋隧道的塌落越不容易塌穿至溶洞,为深埋隧道提供适当的支护力可有效地抑制塌落风险.因此,上伏溶洞对深埋隧道的稳定性影响显著,该方法可为上伏溶洞下深埋隧道的塌落范围预测及上伏溶洞与隧道的临界高度的确定提供理论依据.
隧道工程 塌落破坏 上限定理 深埋岩溶隧道 非线性准则