【摘要】：当隧道围岩中节理发育时，在隧道开挖卸荷等扰动因素作用下节理会张开，然后在岩溶水压力作用下，节理沿端部发生裂纹扩展、贯通，导致围岩发生劈裂破坏而引起岩溶突水。由于该类破坏主要是由水压力引起的，所以一般称之为水力劈裂。
当隧道围岩中节理发育时，在隧道开挖卸荷等扰动因素作用下节理会张开，然后在岩溶水压力作用下，节理沿端部发生裂纹扩展、贯通，导致围岩发生劈裂破坏而引起岩溶突水。由于该类破坏主要是由水压力引起的，所以一般称之为水力劈裂。为了研究节理水力劈裂的力学机理，在此利用断裂力学知识建立力学模型进行分析。
如图5.1所示，假定围岩中含有一长度为2a的节理，节理长轴方向与最大主应力σ1之间的夹角为β，节理面上有孔隙水压力p作用，则节理面上的应力可由下式表示：
图5.1 节理扩展模型
由于节理面上孔隙水压的存在，作用于节理上的法向应力σn可能为拉应力也可能为压应力。当节理法向应力为拉应力时，围岩岩体发生拉剪破坏的突水模式，可根据断裂力学Ⅰ型裂纹扩展理论计算得到对应的临界水压力pcr为：(www.xing528.com)
式中：KIc为Ⅰ型断裂韧度值，由实验测定，它是与实验温度、试件厚度、变形速度等参量有关的数值。
当节理面上的法向应力为压应力时，围岩岩体发生压剪破坏的突水模式，可根据断裂力学Ⅱ型裂纹扩展理论计算得到对应的临界水压力pcr为：
式中：KⅡc为Ⅱ型断裂韧度值。
当计算出围岩临界孔隙水压力之后，将其与岩溶水压力进行比较后就可以确定围岩即将发生劈裂破坏的防突层最小厚度。下一节将以此作为判据，建立有限元模型计算小三峡隧道的最小防突层厚度。
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