福州西北绕城高速公路贵新隧道地应力测试及岩爆评价

贵新隧道是福州西北段绕城高速公路的控制性工程,属硬质岩区深埋长大隧道,地应力及岩爆问题是隧道设计施工必须考虑的重要问题,本文通过深孔水压致裂法进行实地地应力测量及回归分析,为隧道设计提供地应力参数及岩爆评价。     

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。     

鄂西地应力测量与隧道岩爆预测分析

国家重点工程宜昌—万州(以下简宜万)铁路穿越鄂西灰岩山区,形成了大量深埋隧道。为了对设计进行优化并指导施工,在宜万铁路沿线进行了多个钻孔的水压致裂法地应力测量,并通过地应力实测资料进行岩爆及塑性大变形分析预测。测试结果表明:鄂西灰岩山区具有中等偏高应力水平,最大水平主应力方向主要为近EW向。基于实测应力结果,通过工程岩体分级标准判别法、Russenes判别法、Turchaninov判别法、Hoek判别法等4种判别方法进行预测,埋深较深的坚硬岩石隧道有岩爆发生的可能,而软岩隧道也有可能发生塑性大变形。在施工过程中应采取合理的开挖方式及防爆安全措施,防止灾害发生。     

引汉济渭工程秦岭区深埋隧洞地应力场研究

为了研究引汉济渭工程中秦岭深埋隧洞地应力分布规律,以便为隧洞设计及施工提供依据,在重要工程部位进行了三维水压致裂法的地应力测试工作。测试结果表明:测试部位最大水平主应力为19.5～31.4 MPa,大于自重应力,说明地区是以水平应力场为主导;最大水平主应力方向集中为NW～EW向。结合实测结果及隧洞围岩力学参数可知,工程测试区域隧洞洞身段属于高～极高应力区。最后,从地应力的角度讨论了隧洞轴线的选择,并采用常用的Russenes判别法和Turchaninov判别法对洞室围岩进行了施工期岩爆预测分析。     

深埋特长隧道高地应力状态评价及复核研究

深埋特长隧道易遭受高地应力作用,隧道设计及施工阶段高地应力状态的准确评价及复核对于隧道设计、施工及运营具有重要的价值和意义。针对贵州省桃子垭深埋特长隧道工程,在勘察设计阶段对地应力状态进行了测试及综合预测和评价,为复核隧道围岩真实应力状态,在隧道开挖后,利用水压致裂地应力测试方法进行了隧洞内地应力检测,以及钻孔取芯进行岩石单轴抗压强度测试,并基于Hoek-Brown强度准则的岩体强度应力比法地应力评价判据和围岩变形及破坏现象,综合分析了桃子垭隧道的地应力状态并给出了评价及复核结论。研究结果表明,隧洞内地应力测试结果有效复核了勘察阶段地应力量值预测结果的可靠性;桃子垭隧道埋深560～900m时,应力状态为中等应力,埋深超过900m时,可能出现中—高地应力状态。本文提出的隧洞内高地应力复核与评价方法,可以有效复核地应力预测值的准确性和隧道高地应力状态,为隧道施工方案的变更及科学造价提供依据。     

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。     

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...     

秦岭深埋引水隧洞地应力综合测量及区域应力场分布规律研究

首次将三维水压致裂法和常规水压法应用于秦岭近1 000 m埋深引水隧洞地应力场研究,并对2种方法所得结果进行对比分析,结果表明:2种方法所测最大水平主应力范围主要为20～31 MPa,量值基本一致;最大水平主应力方向集中为NW～NWW向,印证了三维水压致裂法地应力测试结果的可靠性。最大水平主应力方向在隧洞深埋洞身段近EW向,与该区域内古残余构造应力分布相符,进一步反映了秦岭区域应力场的复杂性。同时,结合实测结果及隧洞围岩力学参数,对深埋隧洞开挖后应力重分布范围、测试部位的应力水平等问题进行分析和评价。最后,概括了秦岭区域地应力场分布规律,并绘出地应力实测结果分布图,这对于深入了解秦岭区域构造演化规律及科学指导越岭工程的设计和施工都具有重要的理论价值和实践价值。     

九顶山隧道地应力特征及岩爆预测

九顶山隧道是新楚(雄)—大(理)高速公路的控制性工程,隧址区的地应力特征研究对于公路隧道选线及施工具有重要意义。本文以九顶山隧道为研究对象,通过对隧址区地形地貌、地质构造、地层岩性的调查,充分掌握其工程地质条件。同时采用水压致裂法测量原地应力,确定隧道围岩的应力状态。结合岩土力学参数,运用工程岩体分级判别法、Russenes判别法、Hoek判别法对隧道围岩岩爆进行预测分析。结果表明:最大主应力方向为349°,埋深大于400m硬质脆性的中风化白云质灰岩存在发生轻微岩爆或围岩较大变形的可能性。     

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。     

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。     

褶皱构造体中深埋隧道岩爆机制与隧道断面适宜性研究

地质构造对岩爆具有重要的影响。以大瑞铁路高黎贡山深埋隧道为工程实例,在野外地质调查、岩石力学测试分析、地应力测试分析等研究基础上,采用ANSYS大型有限元数值软件模拟分析在现今构造应力场中,在褶皱构造带岩体中开挖隧道所引起的隧道围岩应力重分布特征,对不同工况组合条件下深埋隧道的岩爆特征进行深入分析和研究,并就可能发生岩爆的部位和岩爆强度进行预测。研究表明,岩爆发生强度与隧道所在地质构造体中的不同部位和隧道形状具有较大关系:当马蹄形隧道位于向斜核部、圆拱直墙形隧道位于背斜核部和褶皱翼部且隧道轴线与褶皱轴线相平行时发生岩爆的可能性最大,而当隧道轴线与褶皱轴线相垂直时发生岩爆的可能性较低。隧道规划建设宜选择在隧道轴线与褶皱轴线相垂直等部位,或当隧道轴线平行于褶皱轴线时选择适宜性较好的隧道断面,以减弱岩爆对隧道工程的影响。     

某深埋长隧洞初始应力场研究及岩爆预测分析

应用水压致裂法对陕西省引汉济渭输配水二期工程南干线工程区域岩体初始应力进行测量,得知岩体初始应力呈σ_Hσ_hσ_z的特征。在实测数据的基础上,利用ANSYS数值计算软件对地应力场进行回归反演,得到了工程所在区域地应力场的整体分布情况。基于反演结果,对工程重要部位进行应力插值,获得了相应位置处岩体的初始应力特征。对应力场进一步分析得出,工程所在区域岩体的应力分布规律与地形地势的变化规律趋于一致。最后基于地应力实测数据和反演结果,结合工程区域的岩体特性,运用岩爆判据,对隧洞沿线进行岩爆预测,获得了发生岩爆的几点规律,以期为工程设计和施工提供参考。     

喜马拉雅东构造结西缘地应力特征及其对隧道围岩稳定性的影响

拟建川藏铁路林芝—通麦段位于喜马拉雅东构造结西侧,构造和应力环境非常复杂,查明其现今地应力特征对于铁路线路工程地质条件评价和隧道科学施工有重要的指导作用。采用水压致裂法在林芝—通麦段实施总计20个钻孔原地应力测量,根据实测数据对该段的现今地应力特征进行研究,并对其围岩稳定性和工程灾害效应进行评价。结果表明：(1)林芝—通麦段实测主应力随埋深的增大而增加,但整体应力积累水平相对偏低,500 m以深发育走滑型应力,表明水平主应力占主导,与区域动力学环境和主要构造活动方式相一致;(2)实测SH平均方位角为N61°～72°E,与震源机制解、GPS和壳幔各向异性资料揭示的区域构造应力方向具有较好的一致性,表明其受区域构造运动方式控制;(3)林芝—通麦段隧道Ⅱ和Ⅲ级围岩以中等～极强岩爆为主,初始岩爆埋深约为400 m,岩爆风险随埋深增加而增大,其中拉月隧道发生强烈～极强岩爆比例最高;(4)基于Hoek-Brown准则预测显示,围岩脆性破坏深度随埋深增大而线性增加,其中拉月隧道最大埋深处围岩脆性破坏深度可能将达1.4倍隧道半径。     

东秦岭东江口花岗岩体水压致裂法与AE法地应力测量对比研究

中国东部现今构造应力场的特征表现为以水平应力为主,最大主压应力方向为近EW向,而秦巴地区已有地应力测量资料显示地应力最大主压应力方向以近SN向为主。为了查明其原因,结合三峡引水工程秦巴段地壳稳定性调查评价工作,在东秦岭东江口花岗岩体内布置一口地应力综合测量孔,进行水压致裂法与AE法地应力测量对比研究。在东江口花岗岩体600m深钻中,将埋深30～596m分27段进行水压致裂法地应力测量,获得20组水平主应力有效数据和25个裂缝破裂方向数据;同时,将埋深为75～599m分11段进行AE法现今最大主应力值测量,获得11个有效数据。将上述2种方法在同一测量深度的测量结果对比后发现：在200m深度以上,2种方法所得结果相近;在200m深度以下,水压致裂法测量的最大水平主应力值比AE法测量的最大主应力值大10MPa左右,前者与邻区已有的水压致裂测量数据相比,普遍偏高,而后者与邻区同一深度的测量结果相近。造成上述结果的原因是,在200m以下岩体中存在残余古构造应力,它与现今构造应力等叠加在一起构成地应力。综合研究结果表明：残余古构造应力是秦巴地区地应力的重要组成部分,不容忽视,上述研究结果对于充分认识秦岭中新生代造山带地应力场的分布规律具有重要的理论意义;同时,还可为穿越秦岭和大巴山的生命线工程的深埋长隧道的规划和设计提供依据。     

秦岭北缘某深埋引水隧洞应力场特征研究

岩体初始地应力场是研究地下洞室围岩稳定状况和隧洞选线的重要依据。应用水压致裂法对秦岭北缘某深埋引水隧洞应力进行测定,结果显示隧洞围岩应力等级属于中低～高应力水平,应力量值呈σ_H＞σ_h＞σ_z特征,最大水平主应力方向为近NE向,与区域构造主压应力方位接近一致。基于实测数据,对工程区应力场进行回归反演,并结合区域构造应力对隧道沿线的深埋和浅埋段应力场分布规律进行了研究,以期为引水工程的设计和施工提供参考。     

深埋隧道岩爆地段地应力测试及应用探讨

以改建铁路成都至昆明线老鼻山隧道为工程依托,采用应力解除法对该隧道深埋岩爆地段的地应力进行测试,并根据岩爆烈度评定等级给出相应的岩爆预防措施。研究表明,老鼻山隧道2号工区深埋地段实测最大主应力为23. 8MPa,与隧道轴线方向夹角约60°,呈大角度相交,岩体强度应力比为2. 43～2. 90,属于中等岩爆;施工过程中通过优化爆破参数、采用涨壳式预应力中空锚杆主动支护、钢纤维韧性喷射混凝土等技术措施有效预防岩爆发生,同时采用岩爆防护开挖台架以及工人防护装备,避免岩爆对人员、设备的损伤。     

水压致裂三维地应力场确定实例分析

以某水电工程地下厂房区地应力测量的实例,介绍3孔交汇水压致裂法三维地应力测量方法及测试结果,并联系地形地貌及区域构造条件分析测试结果的特征,也从应力场角度对地下厂房轴线的选择作出评价。     

某水源地工程水压致裂地应力测试研究

介绍了该水源地建设工程的基本地质概况,依据水压致裂法基本原理,通过水压致裂地应力现场测试,研究该水源地建设工程地应力场特征。分析现场测试结果得到了水平主应力量值和最大水平主应力方向,σHσhσZ,地应力方向在浅部符合地形地貌应力分布一般规律,深部主要受区域构造应力场影响。     

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。