隧道与溶洞施工安全距离分析研究

张晋龙
（中铁十八局集团 第五工程有限公司，天津 300450）

摘  要：为有效解决隧道穿越岩溶区施工遇到溶洞时安全距离的确定问题，通过弹性力学的相关理论对隧道与溶洞之间的安全距离进行了研究。利用突变理论确定了岩梁系统发生突变的必要条件，并根据突变特征值和判别准则对隧道围岩稳定性进行判断，并将梁结构简化为固支梁力学模型，在突变理论的指导下求解并建立了溶洞位于隧道上方时的安全距离计算模型；以新建昆渝高铁乐业隧道工程的参数为例，利用ABAQUS软件构建隧道与溶洞施工安全距离的数值计算模型，以数值模拟的方法验证了隧道与溶洞安全距离计算模型的工程适用性。结果表明：隧道与溶洞施工安全距离计算模型具有良好的工程适用性，与数值模拟的计算结果拟合效果良好，且经过0.01m岩层厚度折减后，得出所依托工程的溶洞安全距离区间为2.76~2.82m；当突变特征值△＞0时，围岩稳定且塑性区尚未贯通；当突变特征值△≤0且b＞0时，围岩失稳，但塑性区已贯通，因此可根据塑性区的贯通情况判断隧道围岩的临界失稳状态；溶洞跨度、高跨比、围岩参数是影响安全距离的主要因素，且隧道与溶洞间安全距离随溶洞跨度的增加而增加，随高跨比的增加而减少，随围岩水平的增加而增加。该研究结果可为类似工程建设提供理论指导与参考。
关键词：隧道；溶洞；安全距离；突变理论；计算模型