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隧洞穿越断层的围岩稳定性问题一直是地下工程最值得考虑的话题之一。滇中引水工程楚雄段沿线不仅滇中红层软岩分布广泛,而且断层构造发育,共发现93条属Ⅲ级结构面以上的主要断层,断层的规模大小不等,除了不同宽度的中小型断层之外,还有许多区域性大断裂。与中小型断层相比,由于区域性大断裂破碎带宽度在数十米以上,隧洞在穿越这些大型断层时候,隧洞围岩稳定性遇到了更加严峻的挑战。而滇中引水工程楚雄段沿线区域性大断裂有4条,破碎带宽度均达到百米以上,延伸长度数十公里至数百公里,与输水线路大角度相交。基于此,本文对滇中引水工程楚雄段穿越的区域性大断裂破碎带进行现场勘查,并以元谋-绿汁江断裂带为研究对象,通过综合调查对比和室内试验研究,了解该断裂破碎带及两侧岩土体的物理力学特性,并结合数值模拟仿真技术手段对滇中凤凰山隧洞穿越区域性大断裂的隧洞围岩稳定性和开挖进尺的施工参数优化进行了研究分析,论文形成的主要研究成果如下:(1)对元谋-绿汁江断裂破碎带及断层两侧江底河组钙质泥岩(K2j3)进行试验,得到其物理力学指标,再结合相关规范、岩体完整性及工程类比分析等方法,综合得出江底河组软岩(K2j3)及断裂破碎带岩土体的数值模拟参数,为数值模拟分析奠定基础。(2)采用数值模拟分析软件,建立起穿越不同倾角断裂带的隧洞三维简化模型,模拟分析了有无超前加固条件下隧洞穿越不同倾角断裂带时隧洞围岩的变形规律,得出β=75°工况下的凤凰山隧洞围岩稳定性较差以及隧洞在穿越断裂破碎带有必要进行预加固的结论。(3)在三维简化模型的基础上,继续对在不同开挖进尺情况下的隧洞围岩和支护结构的变形、受力等进行了对比分析,得出不同开挖进尺对隧洞围岩稳定性的影响规律,从而确定了隧洞合理的开挖进尺为1 m或1.5 m,为了加快隧洞掘进速度,开挖进尺建议取1.5 m。(4)基于特定断裂带倾角和开挖进尺,建立不同宽度的断裂带三维模型,模拟分析了凤凰山隧洞穿越不同宽度断裂带工况下的围岩稳定性情况,主要得出断裂带处隧洞围岩位移、所受应力及受开挖产生的塑性区范围随断裂带宽度的增加而稍有增加的结论。(5)结合数值分析结果及相关工程经验,总结了隧洞穿越断裂带的施工原则和施工方法,为相关隧洞工程建设提供参考建议。