二郎山公路隧道岩爆特征与防治措施的研究

对二郎山公路隧道岩爆发生时间、空间、岩性与岩体结构效应等方面的主要特征进行研究,并从改善围岩物理力学性能和应力条件、初期支护加固围岩、二次衬砌诸方面着手,阐述了该隧道岩爆防治的工程措施。     

川藏公路二郎山隧道高地应力与岩爆问题研究

 博士学位论文摘要　通过两组钻孔应力解除法地应力实测和6 组地应力Kaiser 效应测试, 查明了工程岩体内的空间应力状态为潜在走滑型, 其中R1 方向为N 66. 9°～ N 85°W , 它与水平面的夹角介于20°～ 40°之间, R1max 为35. 3M Pa。岩体应力场数值模拟结果进一步表明, 研究区单斜层状各向异性岩层在自重应力和一定量级的NWW 向区域构造应力(8. 9M Pa) 共同作用下, 结果在隧道中部相对坚硬完整、弹模值较高的砂岩、粉砂岩、灰岩、部分砂质泥岩和软质岩层内的硬脆性夹层中形成了相对意义上的高地应力; 此外, 发育产状为N 40°～ 60°W öN E∠60°～ 85°的次级断裂构造(ESR 测年值为55×104 a) 两侧10～ 20m 距离以外地段, 由于其后期张扭性构造活动, 也普遍存在着可以导致岩爆发生的局部高地应力现象。岩爆类型划分研究中, 首先根据高地应力的成因, 将岩爆类型划分为自重应力型、构造应力型、变异应力型和综合应力型四大类; 然后依据具体应力条件, 并结合岩爆特征等内容, 再将岩爆划分成8 个亚类。岩爆烈度分级研究中, 突出了现场容易判别的岩爆标志, 主要依据岩爆声响、运动特征、岩块形态特征、断口特征、发生部位、时效特征、影响深度以及对工程的危害性等内容, 将岩爆烈度划分为轻微、中等、强烈、剧烈四级(RM S 方案)。通过现场跟踪调研、岩爆断口扫描电镜分析、岩爆岩石力学试验研究, 岩爆力学机制大体上可归纳为压致拉裂型、压致剪切拉裂型、弯曲鼓折(溃屈) 型等三种基本方式, 也可以多种组合方式出现。不同的破裂机制不仅与围岩应力状态有关, 而且也与岩体的性能和结构构造、开挖条件等诸多因素有关。根据施工中记录的200 多次岩爆资料, 详细总结了该隧道岩爆发生的基本规律, 并且采用“地质超前预报法”、“RHöR b 判据现场测定预报法”这两种较为实用、有效的方法, 对其岩爆预报问题作了有益的探讨。最后提出了与RM S 方案相对应的各级岩爆防治措施, 并且取得了良好的应用效果。     

二郎山隧道岩爆区段施工防治措施浅谈

介绍了二郎山隧道工程概况,通过分析岩爆的特征及发生规律,提出了防止岩爆发生的施工措施,为二郎山隧道的按期顺利贯通创造了有利条件。     

二郎山公路隧道地应力测试研究

通过对2组钻孔应力解除法地应力的测试和6组Kaiser效应地应力的测试，查明了二郎山深埋特长公路隧道工程岩体内地应力的总体状态为潜在走滑型，隧道中部测得的地应力量级普遍较高，最大主应力高达35.5MPa，因而，施工过程中须高度重视其高地应力与岩爆问题。     

后头山隧道围岩岩爆预测研究

从后头山隧道的工程地质状况入手，结合现场实测的地应力值，通过有限元分析获取了隧道开挖后的洞周应力值，以此为依据，结合室内岩石试验和不同岩爆判据，对后头山隧道围岩岩爆进行了预测。     

枫树头隧道开挖岩爆预测研究

从枫树头隧道的工程地质状况入手，结合现场实测的地应力值，通过有限元分析获取了隧道开挖后的洞周应力值，以此为依据，结合室内岩石试验和不同岩爆判据，对枫树头隧道围岩岩爆进行了预测，得出该隧道有发生岩爆的可能性。     

苍岭隧道岩爆预测及分析

以苍岭隧道为例，介绍了岩爆发生的条件和预测理论，采用ANSYS方法对开挖后围岩应力进行了分析，并结合相关判据给出了岩爆产生的概率和烈度，同时按不同的应力释放率模拟了支护对岩爆的减弱和预防作用。     

终南山公路隧道岩爆特征与处理措施

介绍了终南山公路隧道的特殊地质情况、岩爆发生条件及岩爆情况,分析了岩爆与岩性、开挖等的特征关系,提出了钻爆法施工通过岩爆地段应采取的工程处理措施,以供类似隧道工程岩爆段的施工参考。     

深埋特长公路隧道岩爆预测综合研究

岩爆预测一直是地下工程世界性难题之一。以台缙高速公路苍岭隧道的岩爆预测为例,从隧道区围岩的岩体特征和隧道区初始应力场两方面着手,通过工程地质调查研究和区域地质资料分析,对隧道区进行工程地质分类。划分隧道沿线各洞段隧道围岩类别,通过室内岩石力学试验,掌握隧道沿线围岩的物理力学特性;分析区域地震震源机制解、地应力实测资料,揭示区域构造地应力场环境。在研究过程中选取典型部位,采用水压致裂法实测工程区地应力的大小和方向。通过三维有限元反演工程区的初始应力场,在初始应力场和隧道围岩岩石力学性质研究的基础上,结合各洞段隧道断面开挖数值分析结果和现有国内外多种岩爆判别准则,对苍岭隧道岩爆发生的部位和等级进行预测,为制定合理的开挖支护方案提供依据。     

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。     

山岭隧道岩爆发生机理MTS试验研究

以某山岭隧道工程为依托,以岩爆问题为研究主线,开展了山岭隧道岩爆机理等试验研究,并针对试验结果进行了分析,得出了一些有现实指导意义的结论,以确保隧道工程的安全施工。     

大跨度公路隧道设计与施工技术及其发展趋势

主要针对大跨度公路隧道的设计与施工展开论述,对国内外大跨度公路隧道设计和施工方法进行了较为详尽的阐述,并对大跨度公路隧道动态施工过程进行仿真模拟研究,最后分析了大跨度公路隧道的发展趋势,对大跨度公路隧道建成后的运营与维护具有重要意义。     

不同开挖方式下深埋隧洞微震特性与岩爆风险分析

在分析钻爆法和TBM法开挖下围岩应力状态的基础上,基于锦屏二级水电站深埋隧洞微震监测数据,对比研究了钻爆法和TBM法开挖条件下深埋隧洞的微震特性及岩爆风险。结果表明:1钻爆法开挖引起的围岩应力集中距洞壁较远,形成的应力梯度较小;而TBM法开挖引起的围岩应力集中临近洞壁,形成的应力梯度较大。2钻爆法开挖时围岩应变能主要集中在爆破后数小时,尤其是在1 h内释放,而TBM法以连续的方式开挖卸载,剧烈的能量释放伴随着施工全过程。3TBM法开挖导致的事件震级及震源破裂尺度均比钻爆法开挖引起的大。4钻爆法开挖时,围岩积聚的应变能大多以岩体破裂的形式耗散,以岩爆形式显现的较少;而TBM法开挖时,围岩应变能常逐次释放,导致事件频繁发生,而且部分应变能以岩爆形式显现,一般地,同一小范围内常多次发生轻微岩爆,高等级岩爆孕育过程中常伴有低等级岩爆,如中等岩爆发生前伴有轻微岩爆,强烈岩爆孕育过程中伴有轻微和(或)中等岩爆,以此类推。综合上述研究结果认为,在具有强岩爆风险的深埋隧洞中,就防治岩爆而言,钻爆法优于TBM法。     

公路隧道明洞结构计算方法

简单介绍了公路隧道明洞结构的建模方式和荷载组合工况及截面验算方法,并结合具体工程实例进行了计算和分析,得出了有益的结论,为工程设计提供了一定指导。     

金甬铁路鲍村特长隧道初始应力场特征及岩爆预测分析

金甬铁路鲍村隧道长度长、局部埋深大,具有较高建设安全风险。隧址区初始地应力场是影响围岩稳定性的重要因素,是隧道工程的设计及施工的主要依据之一。根据现场实测地应力值,利用FLAC3D进行多元线性回归,反演出隧道初始地应力场,并利用FISH编程计算隧道岩爆分级,结果表明:反演结果与地应力实测结果拟合度较高,计算结果较为可靠;该区地应力场为σ_H≥σ_h≥σ_v型;中主应力值为3~11MPa,随里程增加而呈降低趋势;水平最大主应力值在10~18MPa之间,方向多与隧道轴线呈小角度相交,对隧道围岩稳定性有利;鲍村隧道岩爆级别系数低,开挖中岩爆危害小。     

关于公路隧道设计中纵坡问题的探讨

从公路隧道运营通风和隧道施工的角度,探讨了隧道设计纵坡与二者间的关系,阐述了短隧道的定义,指出隧道的设计纵坡应控制在4%以内,特殊情况下的短隧道可与路线纵坡一致,而特长隧道设计纵坡宜控制在2%以内。     

谈公路隧道设计中的纵坡问题

结合公路走向及隧道的基础情况,对公路隧道纵坡设计的重要性进行了分析,并探讨了纵坡设计的准备工作及设计时需要注意的事项,同时提出了纵坡设计的要求,为满足公路隧道建设需求奠定基础。     

高等级公路长隧道火灾特点及消防设计初探

从隧道火灾和高等级公路长隧道的建筑、地理、车行等方面，分析了高等级公路长隧道的火灾特点，对高等级公路长隧道的消防设计进行了初步探讨。     

公路隧道火灾的数值模拟

应用火灾动力学模拟软件FDS对某公路隧道内的火灾过程进行了数值模拟，定量预测了不同工况条件下隧道内的烟气流动状况及温度分布，并在此基础上对隧道通风方式、耐火性能，以及火灾探测报警中的温度点漂移问题进行了讨论。