THM耦合作用下千枚岩隧道大变形机理

Large Deformation Mechanism of Phyllite Tunnel under THM Coupling

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摘要以千枚岩这一典型软岩为对象,通过高地温、高渗透水压、高围压条件下的三轴卸荷试验,研究热—水—力(THM)耦合作用下千枚岩的变形破坏特征;以大理—瑞丽铁路高黎贡山隧道为例,采用数值模拟方法模拟THM耦合作用下千枚岩隧道的大变形;结合试验结果和数值模拟结果,探讨THM耦合作用下千枚岩隧道大变形的机理.结果表明:高渗透水压和高地温对千枚岩裂缝的产生和扩张起着促进作用,随着渗透水压、地温的升高,千枚岩的峰值应力降低,并且渗透水压的影响大于地温的影响;在THM耦合作用下,隧道边墙处的位移最大,拱脚处的应力相对集中,洞壁处的渗流速度最大,地温的分布主要受地下水渗流方向控制;隧道洞壁的应力、位移和渗流速度随地温的升高而增大.提出“H(→)M,T(→)H,T(→)M”的THM耦合模式.得到THM耦合作用下千枚岩隧道产生大变形的机理为:高地温将造成围岩发生初始热损伤;高渗透水压将促进围岩软化并使其内部裂纹进一步扩展;当隧道开挖形成的二次应力超过围岩屈服强度时,将导致围岩塑性流动.

作者 孟陆波 ^[1] 李天斌 ^[1] 杜宇本 ^[2] 黄志煌 ^[3] 马宏敏 ^[4] 学术成果认领

作者单位 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学),四川成都,610059 ^[1] 中铁二院工程集团有限责任公司,四川成都,610031 ^[2] 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学),四川成都610059;四川巴陕高速公路有限责任公司,四川成都610041 ^[3] 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学),四川成都610059;西北综合勘察设计研究院,陕西西安710003 ^[4]

关键词隧道变形变形机理热—水—力耦合作用千枚岩隧道渗透水压地温软岩 Tunnel deformation Deformation mechanism Thermo-hydro-mechanical coupling Phyllite tunnel Seepage water pressure Geothermal soft rock

分类号 U451.2

DOI 10.3969/j.issn.1001-4632.2016.05.09

发布时间 2016-10-27

基金项目

国家自然科学基金资助项目（41230635,41102189）；四川省教育厅项目（16ZA0095）；地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室课题（SKLGP2013Z004）