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我国可溶岩地层广泛分布,特殊的赋存环境与地质营力作用形成了具有独特物理力学特性的充填岩溶地质。由于充填岩溶地质研究中存在一系列问题与工程地质灾害的特殊性,目前对充填岩溶区围岩塌方机理相关研究涉及较少。随着隧道工程在岩溶区大规模修建,充填岩溶区围岩塌方灾害与防控问题日益突出,亟需开展充填岩溶区围岩塌方机理与防控技术研究,为充填岩溶区隧道建设与运营提供理论依据和技术支持。本文以阳灵隧道充填岩溶地质为研究对象,综合运用数值模拟、理论分析、现场实测等技术手段,研究了充填岩溶体不同规模、不同空间位置状态下及不同力学参数条件下围岩塑性区规模发展分布特性,揭示了充填岩溶区围岩突变式塌方与渐进式塌方机理,针对两种灾变模式研究了充填岩溶区围岩塌方防控技术。论文主要研究成果如下:(1)结合阳灵隧道区域工程地质与水文地质,分析了岩溶发育条件,运用地质理论研究了阳灵隧道岩溶赋存特征;结合地质力学及隧道施工力学分析了充填岩溶区围岩塌方影响因素,采用层次分析法确定了充填岩溶区围岩塌方主要影响因素,在此基础上运用正交试验方法得到了充填岩溶区围岩塌方主要影响因素的显著性。(2)基于充填岩溶体赋存特征及其对隧道围岩稳定性影响显著性分析,建立FLAC3D数值模型研究了充填岩溶区围岩位移、应力及塑性区发展分布规律,揭示了充填岩溶区突变式塌方与渐进式塌方两类围岩破坏失稳机理。(3)基于突变理论研究了突变式塌方机理,构建了关键岩层的尖点突变模型,导出了关键岩层失稳破坏的力学判据,揭示了突变式塌方围岩位移与塑性区体积的突跳性、滞后性及多模态特性,并结合薄板理论与经典强度理论导出了最小关键岩层厚度经验公式。(4)采用控制变量法研究了渐进式塌方机理,分析了渐进式塌方围岩位移、应力及塑性区发展分布规律,揭示其渐进破坏与滞后性特性;归纳了充填岩溶体与断层两因素对渐进式塌方规模三种控制状态。(5)基于充填岩溶体赋存特征与塌方机理,研究了充填岩溶区围岩塌方防控技术,针对突变式塌方提出了不良地质体定位和岩体加固与超前支护技术,针对渐进式塌方提出了不良地质体定位和信息化施工技术;针对充填岩溶区围岩塌方控制问题提出了塌方应急措施与塌方体治理技术。基于充填岩溶区围岩塌方控制技术研究成果,提出了阳灵隧道充填岩溶区围岩塌方防控技术方案,并成功应用于工程实践。