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本文以项目“滇中引水工程(万家-新庄)软弱岩土体工程地质特性及对工程的影响深化研究专题”为依托,研究了滇中引水工程中新近系上新统石灰坝组(N2S)软岩的工程地质特性,并通过数值模拟软件建模分别分析了在蠕变作用以及流固耦合作用下新近系软岩围岩的稳定状况。滇中引水工程万家-新庄段线路总长141.91Km,隧洞9条,累计长度129.68Km,占线路总长的90.74%,其中新近系软岩分布较为普遍。沿线新近系地层均为上新统石灰坝组,时代新,成岩程度低,岩质软弱,属于软岩或极软岩,主要分布于新生代盆地内,沉积环境为干旱半干旱河湖相沉积,岩性以粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、碳质泥岩以及砾岩为主。本文以直剪试验、携带式剪切试验、三轴试验、剪切蠕变试验、膨胀性试验以及膨胀后耐崩解等试验为研究手段,旨在研究滇中引水工程中新近系上新统石灰坝组(N2S)软岩的物理力学、水岩作用以及变形等的工程地质特性,得出结论如下:(1)进行试验的新近系软岩包括粉砂质泥岩和泥质粉砂岩两种,其粘聚力较低,力学性质较弱,在工程运用中,内摩擦角约为18°28°,粘聚力约为330KPa,并就岩体风化状况、裂隙发育及饱水状态等情况进行相应的折减。(2)新近系粉砂质泥岩饱水-失水循环状态下力学性质极差,在该状态下,孔隙水与岩体内部矿物发生物理化学反应,极大地削弱了新近系粉砂质泥岩的抗剪强度及其力学性质参数,其中此状态下的剪应力τ较滇中红层泥岩的天然状态和长期饱水状态而言,减少了24%和55%;粘聚力c较滇中红层泥岩的天然状态和长期饱水状态而言,分别减少了16%和94%。(3)新近系泥质粉砂岩软化系数范围在0.350.42之间,遇水软化效应明显;平均膨胀力可达980KPa,表现出强膨胀性;膨胀后耐崩解系数小于0.7,表现出中强崩解性。(4)新近系泥质粉砂岩的膨胀应力主要源于岩体内部矿物与水分子发生物理化学反应产生的力,而膨胀过程的快慢则受限于岩体内部颗粒晶体的结构的好坏、微裂隙的发育程度以及地质环境的好坏等因素,进而提出蕴含膨胀力的概念,计算得知新近系软岩平均蕴含膨胀力较试验测得膨胀力增加了50KPa,对工程的稳定性有一定的影响。(5)为了解时间对隧洞开挖后新近系软岩围岩的影响,本文建立了滇中引水工程柳家村隧洞开挖的蠕变模型,研究得出隧洞开挖后1个月后,洞顶1.5倍洞径范围内出现向下移动现象,且最大位移为60mm,相对于隧洞纯开挖增加了约1倍;洞底3倍洞径范围内出现向上移动的现象,且最大位移为68mm,相对于隧洞纯开挖增加了约1.42倍;左右洞壁位移范围在3倍洞径内,且两侧位移云图呈对称状态,最大位移量达45mm,相对于纯开挖增加约0.67倍。(6)通过Flac 3D进行模拟,隧洞开挖后洞顶与洞底围岩初始蠕变量为40mm,左右洞壁围岩初始蠕变量为20mm;开挖后1个月内,洞顶、左右洞壁以及洞底的等速蠕变量可达20mm,平均蠕变速度为0.67mm/d。(7)通过Flac 3D进行隧洞开挖模拟,当隧洞开挖后,孔隙水从洞周流入洞内,且洞壁处出现最小孔隙水压力值,并从洞壁沿着隧洞半径方向往岩体内不断增大。新近系软岩围岩洞壁出现负孔隙水压力,危害较大,隧洞开挖后应及时对孔隙水处理并支护。