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岩溶地区充水溶洞的存在给水电地下工程建设带来了很大的危害,溶洞导致地基承载力减小,增加了围岩结构的不稳定,在施工过程中会带来严重后果。要想顺利地进行工程建设,就必须解决岩溶对工程的影响以及工程诱发的地质灾害问题。目前,国内外研究比较多的是岩溶对铁路隧道以及公路隧道的围岩稳定性影响和衬砌受力特性的研究,但是铁路隧道和公路隧道建设中所取得的工程经验已很难适用于指导现代水工隧洞的建设。由于岩溶的隐蔽性、不可预见性和复杂性,仍然存在很多问题有待解决。国内外对岩溶地区水工隧洞稳定性的研究大都是单独孤立的分析岩溶或者隧洞。本文主要是在石林水库工程的基础上,根据该地下水库集水廊道的实际断面尺寸、围岩和支护材料参数等,建立了基于渗透系数随岩体体积应变变化的渗流场和应力场耦合的有限元模型,采用有限元软件Abaqus结合二次开发进行三维模型数值模拟岩溶区廊道的开挖施工过程,并分析充水溶洞对集水廊道围岩位移和应力的影响。 本研究主要内容包括:⑴基于云南石林地下水库工程现场实际状况,对集水廊道周围溶洞分布情况进行详细调查,查阅文献并通过现场调研,总结岩溶发育的一般规律及其对集水廊道的带来的影响。采用大地电磁测深法查明该区域地下暗河的分布情况,为该项目集水廊道的开挖提供物探依据,确定集水廊道周围溶洞的位置、大小及充水情况,为研究不同形态溶洞对集水廊道围岩的影响以及治理技术提供可靠的依据。⑵结合石林水库工程案例,采用有限元软件Abaqus结合二次开发进行三维模型数值模拟岩溶区集水廊道的开挖施工过程,分析不同尺寸和分布位置的充水溶洞对石林水库集水廊道围岩应力变形影响。⑶针对石林水库集水廊道现场施工中的监测数据,分析溶洞的尺寸和位置对廊道围岩位移测定结果,验证模拟结果与测定值的一致性,为集水廊道开挖过程中的支护加固提供参考意见。