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1、掌子面前方突水保护层安全厚度研究现状在水电与交通隧道工程等领域，关于掌子面失稳突水的理论和试验研究的文献较少，相关研究只是从地质角度的一些分析。隧道突水问题在国外的研究较早，1988 年国际隧道工程大会以“隧道与水”为主题出版了来自 30 个国家学者的 106 篇论文，内容涉及到隧道设计、施工和运营中水引起的问题的各个方面，为以后隧道涌水研究确定了基础。基于隧道涌水更多的是来自裂隙介质或裂隙岩溶介质这一认识，从 20 世纪 60 年代起，诸多学者开始把注意力由研究孔隙介质中孔隙水渗流转向集中研究裂隙介质中裂隙水的水力特性和流动规律上，提出了不少裂隙水渗流的理论模型15。并针对岩溶水，提出了多种
2、岩溶水预测模型，如岩溶泉流的解析模型等。在此基础上，借助电子计算机，采用数值方法计算预测隧道涌水量。国内方面，20世纪 50 年代末以前对突水问题还缺乏专门研究，主要工作限于利用常规的勘查方法查明隧道含水层围岩中地下水的赋存规律，分析隧道开挖的水文地质及工程地质条件，确定地下水的富集带以及潜在的隧道涌水通道，如断裂带、岩溶管道等。对于岩溶隧道的灾害演化过程与突水机制的理论研究成果也较少，主要集中在下面几个方面216：岩溶隧道涌水量的预测方法、岩溶发育特征及涌水条件、深埋隧道突水突泥的力学机制分析、水-岩相互作用对岩溶地区隧道施工发生涌水、突泥的影响、导水裂隙扩展破坏的力学过程、岩溶管道-裂隙-
3、孔隙三重孔隙介质地下水流模型及模拟方法、涌突水的成因及施工中隧道掌子面最小安全厚度的确定方法、岩溶的突水特征、岩溶赋存类型和岩溶水动态演变特征的研究、岩溶蓄水构造与岩溶涌(突)水的模式的系研究。刘超群，彭红君（2012）17结合石灰岩明显的层理特征，采用FLAC3D中适用于模拟具有强度各向异性的层状材料的遍布节理本构模型模拟围岩，对围岩特性、层面峰值强度、岩层倾向、侧压系数、溶洞洞径、溶腔水压、 溶腔埋深共 7 种因素组合情况下进行了有限元计算，建立隧道与溶洞间安全距离预测模型。刘招伟18等采用数值分析手段对圆梁山隧道岩溶突水机理及其防治技术进行系统研究。干昆蓉19等从多个方面分析涌突水成因及
4、在施工中确定岩墙安全厚度应考虑的因素，并结合具体工程给出岩墙安全厚度合理范围，但未推导具体计算公式。李利平等4揭示了岩溶地区隧道裂隙水突出前后过程力学机制，给出最小岩石防突厚度半解析解表达式。宜万铁路隧道21,22岩溶及其发育，地质条件及其复杂险恶，施工过程中多次发隧道掌子面前方以及周边的大规模突水涌泥，给工作人员的生命带来威胁，并延误工期。为了减少高压富水溶洞对隧道施工产生的突水涌泥等灾变事故，专组提出了“释能降压法”的新课题。释能降压法就是在锁定溶腔位置后，在隧道开挖至溶腔一定距离的时候开挖一条泄水支洞，使得高压富水溶腔内的水和泥通过泄水支洞排放至岩体外部，降低溶腔内压，然后再开挖隧道。曹
5、茜（2010）20通过利用FLAC3D模拟泄水支洞开挖过程，全面分析各个影响因素的具体影响，分析各个因素对泄水洞掌子面距前方溶洞间安全距离的影响，通过建立泄水洞与掌子面前方安全距离预测模型各影响因素对泄水支洞(隧道)与掌子面前方溶洞安全距离的影响规律。1 王媛, 刘杰. 裂隙岩体渗流场与应力场动态全耦合参数反演J. 岩石力学与工程学报, 2008, 27(8): 16521658.2 陈剑平, 卢波, 谷宪民, 等. 节理岩体三维综合抗剪强度数值模拟研究J. 岩石力学与工程学报, 2006, 25(7):14631467.3 周创兵, 陈益峰, 姜清辉, 等. 论岩体多场广义耦合及其工程应用J
6、. 岩石力学与工程学报, 2008, 27(7):13291339.4 李利平, 李术才, 张庆松. 岩溶地区隧道裂隙水突出力学机制研究J. 岩土力学, 2010, 31(2): 523528.5 陈卫忠, 谭贤君, 伍国军, 等. 非饱和岩石温度-渗流-应力耦合模型研究J. 岩石力学与工程学报, 2007,26(12): 23952403.6 李术才, 李树忱, 张庆松, 等. 溶裂隙水与不良地质情况超前预报研究J. 岩石力学与工程学报, 2007, 26(2):217225.7 刘招伟, 何满潮, 王树仁. 圆梁山隧道岩溶突水机理及防治对策研究J. 岩土力学, 2006, 27(2): 2
7、28236.8 杨天鸿, 唐春安, 谭志宏, 等. 岩体破坏突水模型研究现状及突水预测预报研究发展趋势J. 岩石力学与工程学报, 2007, 26(2): 268277.9 李利平, 李术才, 崔金生. 岩溶突水治理浆材的试验研究J. 岩土力学, 2009, 30(12): 36423648.10 张民庆, 刘招伟. 圆梁山隧道岩溶突水特征分析J. 岩土工程学报, 2005, 27(4): 421426.11 黄润秋, 王贤能, 陈龙生. 深埋隧道涌水过程的水力劈裂作用分析J. 岩石力学与工程学报, 2000, 19(5): 573576.12 李利平, 李术才, 张庆松, 等. 一种新型高分
8、子注浆材料的试验研究J. 岩石力学与工程学报, 2010, 29(增刊 1): 31503156.13 王鹰, 陈强, 魏有仪, 等. 岩溶发育区深埋隧道水岩相互作用机制J. 中国铁道科学, 2004, 25(4): 5558.14 王建秀, 杨立中, 何静. 大型地下工程岩溶涌(突)水模式的水文地质分析及其工程应用J. 水文地质工程地质, 2001, (4): 4952.15 干昆蓉, 杨毅, 李建设. 某隧道岩溶突水机制分析及安全岩墙厚度的确定J. 隧道建设, 2007, 27(3): 1317.16 顾义磊, 李晓红, 赵瑜, 等. 通渝隧道涌突泥成因分析J. 岩土力学, 2005, 2
9、6(6): 920923.18 刘招伟，何满潮，王树仁圆梁山隧道岩溶突水机理及防治对策研究岩土力学，2006，27(2)：228232，24619 干昆蓉，杨毅，李建设某隧道岩溶突水机理及安全岩墙厚度的确定隧道建设，2007，27(3)：131620 曹茜. 岩溶隧道与溶洞的安全距离研究D. 北京交通大学, 2010.21 黄鸿健, 张民庆. 宜万铁路隧道工程岩溶及岩溶水分析与应对J. 现代隧道技术, 2009(2).22 张志华, 李丹. 宜万铁路岩溶隧道释能降压关键技术与应用研究J. 路基工程, 2011(3).17刘超群, 彭红君. 隧道掌子面与溶洞安全距离分析J. 现代隧道技术, 2012, (03).
