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为研究隧道穿越断层破碎带突水突泥灾害发生机理,研发了隧道穿越断层破碎带突水突泥三维模拟试验系统,该系统可同时实现隧道开挖揭露断层破碎带过程的有效模拟、水压恒定加载及围岩位移、渗流压力、涌出物流量的实时监测功能,通过该系统开展了突水突泥物理模拟试验,再现了隧道穿越断层破碎带突水突泥灾害演化发生过程,进一步揭示了突水突泥灾害发生机理.结果表明:从隧道涌出物方面来看,隧道穿越断层破碎带突水突泥灾害为揭露型灾害,当隧道掌子面直接揭露断层破碎带时,突水突泥灾害即发生,突水突泥通道瞬间形成,隧道涌出物由清水转变为泥水混合物,涌出物流量快速增长.从隧道围岩位移及渗流压力方面来看,当隧道揭露断层破碎带发生突水突泥灾害时,隧道拱顶围岩位移、拱顶及拱底渗流压力均发生突变,拱顶围岩位移发生突然增加,拱顶及拱底渗流压力发生突然降低,均反映了隧道穿越断层破碎带突水突泥灾害的瞬发特征.地下水对断层破碎带突水突泥灾害具有重要影响,主要体现在地下水对断层的物理化学弱化和渗流诱发通道扩展两个方面.