地应力测量在深埋长大隧道岩爆预测中的应用

高地应力是岩爆发生的必要条件,地应力测量则已经成为岩爆预测的重要内容.本文在介绍水压致裂地应力测量的基本原理及试验步骤的基础上,进行了西周岭隧道的地应力测量,根据测量结果,采用Russenes和Turchaninov二个岩爆判据进行了隧道岩爆综合预测,认为西周岭隧道有发生弱～中等岩爆的可能性.同时,将理论分析结果与实际...     

深埋洞室地应力状态与岩爆相关性研究

为了研究锦屏二级水电站探涧开挖过程中发生岩爆与地应力的相关性，在电站探洞不同水平埋深处进行了水压致裂和应力解除三维应力测量。测量结果表明：（1）在探洞浅部，受局部地形影响，测点的应力分布主要受自重和区域及地形地貌控制。形成特有的“V”型河谷岸坡内的局部应力状态，最大主应力11．0MPa左右，作用方向NNW基本近水平；（2）在探洞深部地应力值较高，最大主应力40．0MPa左右，作用方向近直立；（3）随水平埋深的增大最大主应力由近水平状态转变为近直立状态，说明在洞深部自重应力起主导作用。对原地应力实测结果进行解析，得到了隧道横截面的最大主压应力和最小主压应力及相关的应力参量，结合岩爆判据对隧道发生岩爆的可能性进行了分析，提出了岩爆的发生主要受控于隧道横截面内的最大差应力的大小。     

某高速公路隧道区水压致裂地应力测量与分析

介绍了某高速公路隧道区两个钻孔的水压致裂法地应力测试结果,并就地应力特征及其对隧道围岩稳定性的影响进行了分析与评价。     

水压致裂法在大巴山深埋隧道地应力测试中的应用

大巴山地区地质构造复杂,目前建设的隧道多为深埋隧道。了解地应力条件对隧道施工设计参数的选择以及岩爆的风险预测具有重大意义。选择水压致裂法,以大巴山区域旗杆山隧道为例,介绍了水压致裂法测试深埋隧道地应力的方法,并对测试结果数据进行分析,从而对该隧道施工期间发生岩爆的可能性进行预测。实践表明,运用水压致裂法,能较为准确地测量到深埋隧道相关施工区域的地应力分布特征,同时具有施工周期短,施工操作简单的特点。     

利用地应力测试评价隧道围岩的岩爆条件

通过隧道勘查过程中,对两个钻孔的地应力测试成果进行分析,对开挖时发生岩爆的地质条件进行论述,提出了可能发生岩爆的部位及预防措施,从而达到了预防岩爆灾害、安全施工的勘查效果。     

某隧道工程地应力及岩爆研究

根据隧道水压致裂法地应力测试研究的结果,对测试区域的地应力水平及隧道围岩稳定性做出了评价,并根据地应力条件和岩石强度参数,采用强度理论对隧道发生岩爆的可能性进行综合评价。     

高黎贡山深埋隧道地应力特征及岩爆模拟试验

 以中国西南地区地质作用最复杂的高黎贡山越岭隧道为例,在隧道工程地质条件分析的基础上,对最可能发生岩爆的花岗斑岩进行真三轴岩石力学试验测试,并结合原位地应力测量结果,确定不同工况下岩爆模拟试验的三向应力量值和加载、卸载方式。岩爆模拟试验结果表明,单纯卸载和卸载–加载方式都可以出现岩爆,但卸载–加载方式的岩爆明显比单一卸载方式的岩爆要强烈,说明隧道开挖后二次应力分布引起的应力集中对岩爆的发生起着十分重要的作用。岩爆破坏过程通常具有渐进性,一般先在试件表面出现岩屑剥落,有时伴有裂纹的扩展,最后才会发生岩块的弹射现象。绝大多数试件岩爆具有明显的滞后性,表现为加载或卸载一段时间后才发生岩爆;而岩爆过程持续时间却非常短(1 s左右),具有明显的瞬时性。声发射监测结果显示,花岗斑岩在外部荷载作用下声发射强烈,对岩爆具有较好的前兆性。上述模拟结果和认识对于地质条件复杂的造山带深埋隧道工程建设具有重要的参考价值。     

某超长铁路隧道地应力测量及岩爆预测分析

地应力是岩爆发生的主要因素,地应力测量已经成为深长隧道地质勘察的重要内容。文章首先介绍了某超长铁路隧道两个钻孔的地应力测量结果,并从地质条件出发分析了代表整个隧道的地应力趋势。其次,运用三种基于强度理论的判别法,预测了隧道沿线岩爆发生的可能性。     

某超长铁路隧道地应力测量及岩爆预测分析

地应力是岩爆发生的主要因素,地应力测量已经成为深长隧道地质勘察的重要内容.文章首先介绍了某超长铁路隧道两个钻孔的地应力测量结果,并从地质条件出发分析了代表整个隧道的地应力趋势.其次,运用三种基于强度理论的判别法,预测了隧道沿线岩爆发生的可能性.     

香港排污隧道工程水压致裂法地应力测量研究

初始地应力状态是岩石地下工程设计中的重要参数，而水压致裂法是深部岩体应力测量的理想方法。文章介绍了水压致裂法地应力测量原理及其在香港本岛排污工程隧道沿线11个钻孔（深度130—430m）中的测量实例。测量结果分析表明，隧道高程的最大水平主应力5～20MPa，侧压力系数0．6～1．5，对于工程所处的结晶硬岩而言，属于中等地应力水平；最大水平主应力方向与隧道走向的夹角一般较小，即地应力对隧道稳定性比较有利。另外从地应力场的角度对工程施工提出了建议。     

Laboratory and field verification of a new approach to stress measurements using a dilatometer tool

A new method is proposed for in-situ stress measurements. The stresses are estimated from the borehole pressure required to open axial fractures emanating from the borehole, similar to hydrofracture stress measurements. However, the borehole is pressurized by inflation of a dilatometer, such as a packer and a sleeve, and the borehole pressure to reopen the fractures is detected from circumferential deformation of the borehole. The fractures are induced by hydraulic fracturing or sleeve fracturing in advance. To demonstrate this method, we developed a new dilatometer tool. The tool consists essentially of a packer around which deformation transducers sensitive to circumferential strain are affixed at 10°–30° intervals. The packer is inflated to touch the borehole wall, and then the packer pressure is increased step-wise and the resultant strains recorded. Initially, the circumferential strain developed around the borehole is radially symmetric. However, this becomes strongly asymmetric once the fractures begin to open. Thus, the records of strain at different locations around the borehole indicate both the reopening pressure and the orientation of fractures. In the case of a vertical borehole, the detected reopening pressure allows us to estimate the maximum horizontal stress on condition that the minimum horizontal stress is estimated using other approaches.     

基于岩爆倾向性的高黎贡山深埋隧道岩爆预测研究

岩爆的预测研究一直是地下工程的世界性难题之一,岩爆倾向性是岩爆发生的一个重要条件。本文以大瑞铁路高黎贡山深埋隧道为例,在野外地质调查和室内岩石力学实验测试分析的基础上,计算分析了高黎贡山深埋隧道花岗斑岩岩体的弹性应变能指数WET、岩石脆性系数B和最大储存弹性应变能指标Es等岩爆倾向性指标。在ANSYS软件平台上,进行了...     

隧道工程岩爆预测及防治方法研究

介绍了隧道工程中岩爆的概念、特征以及岩爆的深度和宽度变化规律,通过对地下工程中产生的各种岩爆情况进行分析,总结了岩爆产生的条件,对岩爆预测及防治方案进行了研究。     

中天山特长隧道花岗岩段岩爆预测判据选取研究

针对南疆铁路吐库二线中天山特长隧道花岗岩段特点,对岩爆预测判据选取进行了研究,确定了中天山隧道隧址区的花岗岩岩性物理力学指标、开挖段洞壁应力分布以及合适的岩爆预测判据等关键技术问题。     

基于应力与围岩分类的冲击地压危险性评价研究

 基于山东某矿井复杂多样的地质和开采环境,提出了对冲击地压实行分类评价的技术思路。根据外部应力与巷道围岩相互作用后的围岩结构稳定性及其冲击倾向性,对围岩的冲击危险性和类型进行分类。外部静应力计算时采用倾向“载荷三带”理论模型,动应力计算时采用长壁工作面走向“载荷三带”理论模型,再叠加上构造应力等,实现了外部应力的近似计算;将外部应力作用于不同的围岩结构,结合煤岩体的冲击倾向性,得到围岩的冲击危险性和冲击类型。以此为基础形成的冲击地压分类与评价方法能较准确地反映回采工作面的冲击类型和危险程度,为制定针对性的治理措施提供了较准确的依据。研究成果已经在山东能源集团进行了应用,取得了良好的效果。     

Triaxial unloading test of rocks and its implication for rock burst

 The behaviour of rock deformation and its failure characteristics under loading and unloading conditions are substantially different. In this paper, triaxial unloading tests have been designed to simulate the unloading process during tunnel excavation in three kinds of rock (granite, migmatitic granite and limestone). The results show that elastic moduli obtained under unloading conditions are generally less than under loading conditions. The strength of the rock samples also decreases with an increasing rate of unloading. This study reveals that rock bursts during tunnelling in a high in-situ stress area could be controlled or reduced by lowering the excavation speed or applying precautionary measures to control the displacement of surrounding rocks. Received: 25 February 1999 · Accepted: 20 June 2000     

深埋隧洞岩爆风险尺寸效应问题探讨

岩爆是深埋工程建设面临的关键技术难题,岩爆风险的准确预测与评估至关重要。以全长超过16 km的锦屏二级7条不同洞径的深埋隧洞群岩爆实际发生情况作为统计依据,通过岩爆倾向性试验、应力状态、应力路径、蓄能深度、释放能量等多种方法和指标,对岩爆风险中存在的尺寸效应进行了深入探讨。研究结果表明,以小尺度岩石力学性质为基础的岩爆倾向性评价方法,由于难以反映地应力条件的变化,因此具有一定的局限性,而采用应力和能量分析方法则能够较准确地揭示岩爆风险中存在的尺寸效应。基于对深埋大理岩力学特性的深入认识,结合应力路径、蓄能能力、释放能量等因素的分析,7 m洞径的排水洞较6 m洞径的交通洞和13 m洞径的引水隧洞具有更高的岩爆风险,证明岩爆风险与隧洞尺寸并不存在完全的线性对应关系,存在一定的尺寸效应。根据现场实际统计数据,无论岩爆段所占比例,还是强烈~极强岩爆比例,排水洞也均高于交通洞和引水隧洞,而交通洞与引水隧洞的岩爆频次和强度基本相当,与理论分析结果基本吻合。     

大梁山隧道涌水分析及治理措施

结合工程实例,对隧道地下涌水问题进行了分析,探讨了隧道地下涌水出现的原因,通过对隧道涌水量性评价及预测,提出了相关的处理措施,为今后的同类工程施工积累了宝贵的施工经验。     

深埋隧洞围岩应力分析及岩爆预测

采用有限元软件,数值模拟分析了相同侧压系数、不同埋深工况下的深埋隧洞围岩应力变化规律,初步判别了岩爆可能性及岩爆发生部位,对隧洞的设计及施工过程中岩爆的防治具有一定的指导作用。     

Influence of intermediate principal stress on rock fracturing and strength near excavation boundaries—Insight from numerical modeling

The influence of the intermediate principal stress on rock fracturing and strength near excavation boundaries is studied using a FEM/DEM combined numerical tool. A loading condition of σ₃=0 and σ₁≠0, and σ₂≠0 exists at the tunnel boundary, where σ₁, σ₂, and σ₃, are the maximum, intermediate, and minimum principal stress components, respectively. The numerical study is based on sample loading testing that follows this type of boundary stress condition. It is seen from the simulation results that the generation of tunnel surface parallel fractures and microcracks is attributed to material heterogeneity and the existence of relatively high intermediate principal stress (σ₂), as well as zero to low minimum principal stress (σ₃) confinement. A high intermediate principal stress confines the rock in such a way that microcracks and fractures can only be developed in the direction parallel to σ₁ and σ₂. Stress-induced fracturing and microcracking in this fashion can lead to onion-skin fractures, spalling, and slabbing in shallow ground near the opening and surface parallel microcracks further away from the opening, leading to anisotropic behavior of the rock. Hence, consideration of the effect of the intermediate principal stress on rock behavior should focus on the stress-induced anisotropic strength and deformation behavior of the rocks. It is also found that the intermediate principal stress has limited influence on the peak strength of the rock near the excavation boundary.