[发明专利]隧道突水突泥围岩冲击压力预测方法

说明书

本发明提供了一种隧道突水突泥围岩冲击压力预测方法，包括以下步骤：步骤一，测量地面至隧道拱顶的距离H，即突泥点埋深H；破碎带的水平剖面面积A；步骤二，根据式(1)计算出破碎带的水平剖面的等效直径D，步骤三，在破碎带内取土进行土工测试，得到土体的天然密度ρ等十一个步骤；应用本技术方案可实现隧道突水突泥后围岩冲击压力预测，使用便捷，步骤简单，结果可靠。

技术领域

本发明涉及一种的领域，具体是指一种隧道突水突泥围岩冲击压力预测方 法。

背景技术

随着交通基础设施建设的发展及需要，人们对地下空间的开发和利用也越 来越重视，隧道建设便是其中的重要组成部分，它拥有克服地形高程的影响， 改善路线，缩短里程，提高车速，节省时间，减少用地，疏导交通等优点，从 而得到迅猛的发展。然而隧道工程往往穿越各种类型的地质条件，当遇到溶洞、 暗河、断层破碎带等特殊构造或复杂不良地质体时，处于不利应力场、渗流场、 温度场环境中，极易产生涌水、突泥、塌方、岩爆等地质灾害。其中，涌水甚 至突泥就是隧道工程中最具危害性的灾害之一。

隧道突水突泥后，围岩上覆岩土体产生脱空，形成空洞，空洞上覆岩土体 失去支撑，产生下滑，此下滑力为一冲击力，作用在隧道衬砌上，称为冲击压 力，此冲击压力可能大于所受到的静止压力。隧道突水突泥往往造成严重后果， 导致人员伤亡、机械设备淹没、地表塌陷等，如圆梁山隧道最高水压为4.6MPa， 最大涌水量达7.2×10⁴m³/h，圆梁山隧道灾害共造成9人死亡的严重后果；象 山隧道最大水压为3MPa，虽无人员伤亡，但是突水突泥造成的地表沉陷给隧址 区附近居住的正常生活造成了极大的不便。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种隧道突水突泥围 岩冲击压力预测方法，实现隧道突水突泥后围岩冲击压力预测，使用便捷，步 骤简单，结果可靠。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种隧道突水突泥围岩冲击压力预 测方法，包括以下步骤：

步骤一，测量地面至隧道拱顶的距离H，即突泥点埋深H；破碎带的水平 剖面面积A；

步骤二，根据式(1)计算出破碎带的水平剖面的等效直径D，

步骤三，在破碎带内取土进行土工测试，得到土体的天然密度ρ；

步骤四，在破碎带内取土进行室内直剪试验，当土样水平推力施加到峰值 后，继续进行剪切，直至水平推力达到稳定值时，取此时的水平推力用作计算 破碎带土体的抗剪强度残余值；所述抗剪强度残余值包括粘聚力残余值c'和内 摩擦角残余值具体的粘聚力残余值c'和内摩擦角残余值的求取方法参照 《土工试验方法标准》(GBT50123-1999)中的方法得到；

步骤五，测量隧道内的涌泥长度L以及隧道的横截面积B，通过涌泥长度L 乘以隧道的横截面积B，得到洞内涌出的突泥体积V；

步骤六，根据式(2)计算拱顶以上围岩等效脱空高度h，

步骤七，根据式(3)计算脱空体上覆围岩的质量m，即残留破碎带岩土体 的质量m，

步骤八，根据式(4)计算破碎带残余抗剪强度均值τ，

其中，g为重力加速度，K₀为土体静止土压力系数，取0.5；

步骤九，根据式(5)计算拱顶脱空上覆岩土体滑塌到衬砌时的速度v，

步骤十，取滑塌体与衬砌的相互作用时间t为0.01s；