基于多元信息耦合的岩溶隧道施工期突水突泥动态风险评价

The typical model caused disater of water and mud inrush into tunnel during construction is build by geological analysis and data researched.The interpreting recognition model and quantitative method for characterizing for the hazardrous structure is build based on the geophysical multi-information for the dynamic construction. Through the numerical simulation, geomechanical model tests and field tests, the evolution law of the multi-information of mechanical is acquired. The fusion method of the muti-information of water and mud inrush into tunnel is researched. Coupling analysis the multi-information of mechanical, the dynamic quantitative risk analysis methods based on reliability theory and multi-information is built. The method can be provided theoretical basis and method for the water and mud inrush into tunnel disasters.

结合地质分析与资料调研，建立典型岩溶隧道突水突泥致灾构造的孕灾模式；针对隧道施工动态过程，建立基于多元地球物理信息的突水突泥致灾构造特征属性的解译识别模型和定量表征方法；通过隧道突水数值模拟、地质力学模型试验与现场试验，研究突水突泥灾变过程中多元力学信息(应力、位移、渗流、温度、流速、流量等)的演化规律，研究突水突泥多元力学信息融合方法及挖掘多场信息的相互融合关系，建立隧道突水灾变过程的多元信息表征方法与前兆信息识别模型；将多元信息进行耦合分析，建立基于可靠度理论的基于多元信息耦合的岩溶隧道施工期突水突泥灾害风险动态定量评估方法，为岩溶隧道施工期突水突泥动态风险评价提供理论基础和方法。

进入21 世纪后，随着我国西部大开发战略的快速推进，西部地区交通、能源等基础建设大幅度展开，长大岩溶隧道建设越来越多。岩溶地区长大隧道修建过程中，经常遇到突水突泥、岩爆、瓦斯等地质灾害，其中突水突泥尤为严重。突水突泥灾害轻则冲毁机具、贻误工期，重则造成人员伤亡和重大财产损失，岩溶隧道突水风险评价已成为亟待解决的问题。.项目研发了三维可视化组合式突水突泥模型试验系统、充填型裂隙蓄水构造突涌水模型试验装置以及流固耦合模型试验材料；利用试验系统进行了突水模型试验研究，对试验过程进行全程录制和多元信息实时监测，可以实现对隧道与地下工程突水突泥过程的模拟。试验对充填裂隙位移、渗压、应力、压力等力学信息进行监测和分析；通过数值计算对该工况进行了计算分析， 试验结果与数值计算结果对比表明：裂隙失稳突水涌泥是开挖扰动和高地下水位作用下渗流诱发充填体渗透失稳的结果。开挖初期，裂隙内部的充填物和周围岩体的应力、位移以及渗流等多元信息均平稳增长；当开挖面越过裂隙时，充填物局部产生微小通道，水压作用下微小通道扩展、慢慢贯通，形成微渗流通道，并逐渐具备涌水特征，裂隙充填物的多场信息进入快速增长阶段，此时表现为小型的点滴状涌水；随着开挖面的持续推进，裂隙充填物的多场信息集体发生突跳，大量泥沙和水突涌而出，充填物瞬间失稳。建立了隧道突水前兆信息识别方法,将小波分析理论应用于深长隧道突水前兆信息的去噪中，改进了TSP探测解译技术和地质雷达去噪解译技术。.结合地质分析与资料调研及以上分析，提出了岩溶隧道突水突泥影响因素和致灾因子，建立了耦合地质、超前地质预报和监控量测多元信息的风险评价模型，实现了岩溶隧道突水风险预评估、再评估和动态评估的风险评价机制。该风险评价模型在翻坝高速公路和宜巴高速公路进行了工程应用于验证并进行了必要的修正。该研究对岩溶隧道突水突泥灾害防治有重要的理论价值与现实意义。