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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (8): 1693-1702.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.08.009
张子鹏1, 贾静琪2, 3, 陈昀1, *, 马国伟1, 3
ZHANG Zipeng1, JIA Jingqi2, 3, CHEN Yun1, *, MA Guowei1, 3
摘要: 缝洞型地层中裂缝和岩溶发育程度高,在高水压条件下地下水流动的非达西效应显著。多重非连续介质与复杂流态特性导致深埋引水隧洞的渗流稳定性难以准确分析。基于Forchheimer渗流方程,建立深埋隧洞含岩溶管道地层的自由流动-非线性渗流耦合模型。通过求解Navier-Stokes方程表征溶洞内部自由流态,并采用Beavers-Joseph-Saffman边界条件实现溶洞与周围介质间的流体交换。通过对比Beavers-Joseph模型、裂缝-溶洞流动模型及非线性渗流模型的解析解,验证渗流模型的准确性。以锦屏二级水电站2号引水隧洞5+880断面为工程实例,构建引水隧洞及其裂缝-溶洞围岩的稳态数值模型,揭示多种工况下隧洞应力-渗流场的演变机制,涵盖溶洞沟通裂隙、溶洞贯通及岩溶分布特征。结果表明: 1)当溶洞通过裂缝与衬砌连通时,衬砌外缘水压主要由连通裂缝的渗透性控制; 当溶洞通过岩溶管道连通衬砌时,即使在枯水期,衬砌外缘水压也可达1 259.3 kPa。因此,建议工程实践中实施注浆封堵措施降低围岩裂隙的渗透性,同时保证衬砌具备足够的渗透性以维持稳定性。2)溶洞相对于隧洞的分布位置对衬砌外缘水压具有显著影响,溶洞位于隧洞边拱侧和底拱下方时,衬砌外缘水压差异较小; 溶洞位于隧洞上方时,衬砌外缘水压显著低于边拱侧方与底拱下方2种工况,其差值可达到362.9 kPa。