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《搶風嶺隧道圍巖地應力場研究及巖爆預測分析.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第42卷第7期人民長江Vo142．No．720l1年4月YangtzeRiverApr．，2011文章編號：1001—4179(2011)07—0015—04搶風嶺隧道圍巖地應力場研究及巖爆預測分析李永松，陳建平，尹健民2(1．中國地質(zhì)大學(武漢)工程學院，湖北武漢430074；2．長江科學院水利部巖土力學與工程重點實驗室，湖北武漢430010)摘要：為了研究搶風嶺隧道工程區(qū)地應力分布情況，采用水壓致裂法進行了地應力測試。根據(jù)測試成果，結合有限單元法及多元線性回歸對工程區(qū)應力場進行了分析?；貧w分析結果顯示：沿隧道軸線，最大水平主應力大于自重應力，該地區(qū)是以水平應力場為主導，最大水平主應力方向
2、總體上接近NE向。最后，根據(jù)地應力資料對隧道圍巖進行了施工期巖爆預測分析，表明在埋深270～400m完整堅硬的巖石洞段，施工期有發(fā)生中等巖爆的可能。關鍵詞：地應力；多元線性回歸；巖爆預測；搶風嶺隧道中圖法分類號：U456．31文獻標志碼：A地應力場是巖土工程數(shù)值模擬、穩(wěn)定性分析及工的伴有聲響及巖片彈射、能量猛烈釋放、洞室突然破程設計與施工需要考慮的一個十分重要的因素?。壞，危及人員、設備和建筑的安全。巖爆的預測和對于地應力測量方法的分類，依據(jù)不同的原理可分為防治是地下工程的重要課題。本文在搶風嶺隧道地應直接法和間接法兩大類。直接測量法有：扁千斤頂法、力測試成果的基礎上，進行了隧道區(qū)域地應力場
3、多元剛性包體應力計法，以及2O世紀60年代末，費爾斯特線性回歸分析，并根據(jù)地應力測試成果及工程區(qū)應力(c．Fairhurst)和海姆森(Haimson)提出的水壓致裂法場回歸分析結果進行了深埋隧洞段硬脆性圍巖開挖過和近年來發(fā)展起來的聲發(fā)射法等。間接測量法中，使程中巖爆發(fā)生可能性的預測分析。用最廣泛的就是應力解除法。鑒于地應力空間分布的1工程概況復雜性及其隨地質(zhì)構造演化的復雜性，原位實測地應力是提供區(qū)域地應力場最為直接和最為可靠的途徑。搶風嶺隧道位于山西省渾源縣中莊鋪鄉(xiāng)小道溝村但是，受測試場地和經(jīng)費等方面的限制，不可能進行大與青磁窯鄉(xiāng)郝家灣村之間的中山區(qū)。設計為分離式隧量測量，另一方面，地應力
4、測量結果往往只能反映測量道，隧道底板最大埋深約400m。隧道靈丘端洞口位位置的局部應力場，并且受到測量誤差的影響，使得地于小道溝村西南的神樹溝左側山坡，山陰端洞口位于應力測量結果有一定程度的離散性。因此，為了更好郝家灣村西的東嶺溝內(nèi)。隧址區(qū)所處區(qū)域構造位于唐地滿足工程設計的需要，有必要在實測地應力結果的河大斷裂北東側的燕山斷塊之次級構造單元廣靈——基礎上，結合現(xiàn)場地質(zhì)構造條件及有效的計算模擬方蔚縣塊坳西部。主要表現(xiàn)為一個北西向的斷階帶，帶法，進行地應力場的回歸分析，以獲得更為合理、內(nèi)斷裂為走向北西向的正斷層，斷裂面傾向北東或南適用范圍較大的地應力場。西，傾角50。～8O。，形成了以階狀為特征
5、的地塹地壘同時，巖爆是高地應力地區(qū)巖石地下工程施工中帶。隧址區(qū)地質(zhì)構造主要分布于隧道前半段，受區(qū)域的一種常見災害，常常表現(xiàn)為片狀剝落、嚴重片幫，有構造影響，構造形跡表現(xiàn)為走向北西或北東向的正斷收稿日期：2011—01—05基金項目：國家自然科學基金委員會、二灘水電開發(fā)有限責任公司雅礱江水電開發(fā)聯(lián)合研究基金重點項目(50639090)；長江科學院2007年中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務費專項資助項目(YWFO738／YT08)作者簡介：李永松，男，博士研究生，主要從事巖石力學與工程應用方面的研究。E—mail：song90397@sohu．cornl6人民長江層。隧址區(qū)各類地層分布較為廣泛，
6、寒武系、奧陶系、數(shù)學計算模型，將自重因素G、水平方向構造位移、石炭系、侏羅系及第四系地層巖組均有出露。和視為待定因素，采用多元回歸分析法進行擬合分析。根據(jù)多元回歸法原理，將地應力回歸計算值2隧道工程圍巖地應力測試作為因變量，把有限元計算求得的自重應力場和構造搶風嶺隧道地應力測試采用水壓致裂法，測試鉆應力場相應于實測點的應力計算值作為自變量建立回孔位于隧道正上方右10m處，最大深度為460m。水歸方程，利用實測資料和4個三維有限元模擬地應力壓致裂試驗選取在深度93．1m以下的較完整巖石中場結果，根據(jù)疊加原理，用最dx--乘法進行多元回歸分進行，共獲得14段試驗數(shù)據(jù)。為了展示地應力隨深度析，得：
7、的變化關系，便于工程應用，將測試范圍內(nèi)最大水平主=L1OrG+L2+L3or+L4(2)應力()與最小主應力(tr)結果進行線性回歸，回式中，dr為初始應力場的擬合值；or。為自重應力；歸方程見式(1)，主應力與埋深關系見圖1。dr和or為基本初始應力場；L、L：、和為相應的H0·015日+1·5752(1)回歸系數(shù)。or^=0．0112H+1．5697回歸系數(shù)的數(shù)值等于自重應力G和構造位移、式中，or分別為
