压力溶腔对岩溶隧道施工安全影响的数值分析

岩溶地区富水压力溶腔的存在威胁着隧道施工安全。为分析压力溶腔存在对隧道施工安全的影响,以溶腔位于隧道上方的不利工况为例建立了防突层的简化力学模型,并考虑水压力和侧压力的共同影响,采用结构力学方法和变分原理推导了防突层最小安全厚度,分析了防突层高跨比对最小安全厚度取值的影响。结合某岩溶隧道,推算出防突层安全厚度为7.29m,小于溶腔与隧道临空面的实际厚度,判定该隧道施工是安全的。运用有限差分软件FLAC3D建立数值分析模型,分析了压力溶腔存在对防突层竖向位移以及受力的影响,进而判定防突层稳定性。结果表明:当压力溶腔与隧道临空面实际岩层厚度大于防突层最小安全厚度时,不会威胁隧道施工安全,但溶腔存在时防突层竖向位移和竖向应力均有增大趋势,考虑施工扰动因素建议施工中应加强溶腔处位移监测,及时反馈信息,确保施工安全。研究结果可为岩溶隧道施工提供借鉴。