苍岭隧道施工中岩爆理论预测研究

文章以在建的苍岭隧道为研究对象,主要对隧道在施工前后的K97 500~K98 060段进行理论上的岩爆预测研究;施工前,采用有限元分析手段模拟隧道的实际开挖方式,考虑开挖后洞周应力的最不利状态对该段岩爆状况进行首次岩爆理论预测;施工中,在对隧道开挖段已产生的岩爆规模不断拟合研究的基础上,获得更加符合现场实际的地应力场资料后,再次对掌子面前方未开挖段的岩爆状况进行更加准确的二次岩爆预测预报。     

蒙华铁路九岭山隧道施工期岩爆预测研究

为保障九岭山隧道施工安全，准确预测掌子面前方未开挖段的岩爆发生状况，采用理论与实测相结合研究手段，对隧道的岩爆发生状况进行了预测。通过岩爆预测并结合已开挖段的岩爆发生情况，得出卢森、王元汉、王兰生判据的结论更适合九岭山隧道的实际情况。基于应力解除法的二次应力测试和基于应力判据法的岩爆预测准确性也得到了验证，得出九岭山隧道未开挖段DK1689+140~+450为中等岩爆区域。     

巴朗山隧道岩爆预测探讨

深埋(特)长隧道往往是道路工程建设中的瓶颈,其硬质岩的岩爆预测问题则往往是隧道勘察设计阶段的重点之一。岩爆的发生与否与隧道地应力量级及岩性有关,与地下水状况、隧道所处的构造部分、隧道轴线与最大主应力的关系﹑围岩的岩体结构等多种因素有关。因此,岩爆的预测既很有必要同时又相当困难。从多个方面采用多种方法对省道303线的控制性工程巴朗山隧道的岩爆问题进行了分析预测与探讨,为设计及施工提供指导。     

鸿图嶂特长公路隧道岩爆预测与防治对策研究

从鸿图嶂隧道工程地质状况和应力场分布特征入手,采用数值模拟手段,通过对隧道开挖后的围岩应力场特征分析,结合岩爆发生判据,对鸿图嶂特长公路隧道全长范围内可能发生的岩爆状况进行了预测,并给出了相应的防治措施.     

基于地应力测试的高地压硬质围岩隧道岩爆分析研究

初始应力场对高地压隧道围岩变形和岩爆分析有着重要的控制作用.采用了目前技术较为成熟的空心包体应变计法,成功测量出高黎贡山隧道的原岩地应力,并将该地应力测试成果应用于隧道岩爆预测数值模型中.有限元计算表明：该隧道埋深在400～480 m时有轻微岩爆发生,埋深大于480 m有中等岩爆发生;拱顶是岩爆的危险区域,施工时需格外注意.计算结果和现场岩爆发生位置具有较好的相似性.最后针对该隧道岩爆状况提出了相应的防治对策.     

基于洞壁实测信息的FA-PP岩爆预测模型应用研究

为了给岩爆隧道提供更加符合现场实际规律的岩爆预测结果，针对岩爆预测评价中应力判据界限值的多样性以及单一判据预测结果准确性低的特点，提出采用投影寻踪（PP）与萤火虫算法相结合的方法进行岩爆预测评价，解决了岩爆预测中采用多种应力判据时多项指标的模糊性和不兼容性等问题。此方法根据岩爆等级划分标准，构建了以实测数据、现场岩爆信息为基础的能够根据各项指标判定岩爆等级的投影指标函数，选取σ_θ/R_c，σ_t，σ₁三个岩爆评价中常用的指标，并采用萤火虫算法（FA）优化投影指标函数，寻求投影指标函数的最佳投影方向并求得最佳投影值，保证了此方法的精确性。研究结果表明：采用萤火虫投影寻踪算法（FA-PP）进行岩爆等级预测可避免传统预测方法中由于主观原因造成的误差，判定精度高，也免去了利用多项判定指标与现场实际情况进行对比而选择一个相对接近实际情况判据的繁杂过程；此方法可利用目标隧道的已知岩爆发生信息掌握其岩爆发生特点及对3个评价指标的敏感度，构建出符合目标隧道岩爆发生规律的FA-PP岩爆预测模型；以拉林铁路桑珠岭隧道为研究对象，将此方法应用到岩爆预测中，得到的预测结果与现场实测结果较为符合，验证了该方法的可靠性。     

闽西南某隧道高地应力特征及隧道岩爆预测研究

为了更方便地进行闽西南某隧道的岩爆预测与预防工作,首先,阐述了Heok-Brown岩体强度估算理论和基于修正的Sheorey模型的工程区地应力场预测方法。在此基础上结合隧道工程地质调查资料和地应力实测结果,分析了隧道围岩强度,预测了隧道工程区沿线的地应力大小,评价了工程区的地应力状态,结果表明该隧道大部分处于高地应力区。同时,利用强度应力比法对高应力作用下围岩中可能发生的岩爆进行了预测,并且与已发生的岩爆情况进行对比,表明该预测与实际情况一致性较好,证明了本文所采用方法的可靠性。     

闽西南某隧道高地应力特征及隧道岩爆预测研究

为了更方便地进行闽西南某隧道的岩爆预测与预防工作,首先,阐述了Heok-Brown岩体强度估算理论和基于修正的Sheo-rey模型的工程区地应力场预测方法.在此基础上结合隧道工程地质调查资料和地应力实测结果,分析了隧道围岩强度,预测了隧道工程区沿线的地应力大小,评价了工程区的地应力状态,结果表明该隧道大部分处于高地应力区.同时,利用强度应力比法对高应力作用下围岩中可能发生的岩爆进行了预测,并且与已发生的岩爆情况进行对比,表明该预测与实际情况一致性较好,证明了本文所采用方法的可靠性.     

深埋隧道岩爆预测及防治技术现状综述

为对岩爆现有预测及防治技术进行整理和总结,搜集深埋岩爆隧道的大量资料,统计分析已建、在建隧道发生大面积岩爆现象的原因、过程和特征,对岩爆规律、预测方法以及处置措施进行总结和分析。得出结论如下:1)在岩爆预测阶段,基于岩体物理力学性质的岩爆等级判别式具有一定通用性,判别标准的数值可应用于岩性、埋深相近的隧道;采用多个判别式可相互检验隧道的预测岩爆的准确性及特征,现场监控量测为制定判别标准提供了重要参考和有效性验证。2)细化岩爆防治阶段不同岩爆等级的应力解除方法:在轻微岩爆段,采用洒水或者灌水;在严重岩爆段,利用应力孔进行应力释放。3)总结提出不同等级围岩段落的初期支护参数,针对钻爆方法,通过对比总结,提出不同岩爆段落的开挖方法、进尺长度以及相应的等待时间。4)提出利用机器学习、大数据库、无人机、机器视觉、信号采集、多光谱兼热成像技术,实现岩爆预测信息采集及岩爆过程位移场、应变场的全过程监测;提出利用离散元能量迭代算法模拟岩爆过程的新技术。     

马坑山特长隧道岩爆预测及工程对策

通过对马坑山隧道地应力测试结果的分析,推导了隧道轴线水平面上的应力和隧道断面内最大切向应力的估算公式。在此基础上,根据国内外多种岩爆判别准则,对隧道开挖发生岩爆等级进行综合预测,并分析了岩爆发生临界深度,为马坑山隧道防治岩爆危害的工程对策提供依据。     

基于微震监测的深埋隧道岩爆预警研究

北武夷山高铁隧道是一座单洞双向隧道,隧道最大埋深达1 100 m,属于高地应力区。经岩爆倾向性研究,可能出现弱岩爆。为了预防岩爆造成人员伤亡和设备损坏,研究人员采用微震监测技术,在开挖同时配合微震监测,根据监测到的事件数和能量变化情况,对岩爆和片帮发生进行预警。当微震系统监测到的事件率和和能量率同时急剧增加时,说明岩体内部变化剧烈,发生岩爆等地质灾害的可能性大大增加。根据这一准则,研究人员成功预测了隧道开挖过程中的一次小型岩爆。研究成果如下： 1）总结了隧道施工中常见微震波形的特征; 2）佐证了事件率和相对能量释放率可以客观反映岩体内部剧烈变化的事实,对今后隧道等地下工程利用微震监测方法防治岩爆灾害具有重要意义。     

雪峰山公路隧道岩爆问题的分析预测研究

雪峰山隧道为上海~瑞丽国道主干线湖南省邵阳~怀化高速公路上最大的控制性工程,全长约7 km,最大埋深约850 m,为典型的长大越岭公路隧道,曾一度担心岩爆问题突出,目前已全线贯通。本次研究通过现场洞壁应力测试、MTS岩石力学特性实验、隧道内地质观测分析并结合课题组以往总结的经验判据(σθ/Rb)对其岩爆问题从岩石材料本身的内在力学机制和外部条件两方面进行综合分析预测得出:围岩岩石材料本身虽具备发生岩爆的内部条件,但最终发生岩爆还是取决于外部应力状况和外部条件,这与实际相符,并为今后类似工程提供了一套研究方法和借鉴作用。     

基于BP神经网络隧道施工岩爆预测研究

通过综合分析和对以往岩爆判据的研究,将影响岩爆的因素分为三类:围岩岩性、初始地应力、开挖扰动。选取能反映以上三类岩爆因素的4种指标作为岩爆的预测参数,实现了岩爆的多因素预测:利用BP神经网络方法对信息进行大规模处理的能力及很强的鲁棒性和容错性,解决隧道岩爆及其多种影响因素之间关系复杂难以表达、各因素权重的分配不合理问题,实现了根据先验岩爆案例预测未来岩爆情况的目的。在预测模型计算方法的实现上,利用已相当完善的数学软件——Matlab及其神经网络工具箱。计算结果与施工实践对比表明:用该方法及模型进行岩爆预测是可行有效的。     

岩爆隧道柔性支护快速施工技术

为探究适合硬岩隧道岩爆段的快速施工技术,通过对硬岩隧道整体自稳性及岩爆特点的分析,提出以柔性支护为基础、以岩爆预测、松动圈测试和柔性网试验为保证措施的一种快速施工技术。依托米仓山隧道岩爆段的施工,利用陶振宇判据和Turchaninov判据对不同埋深下岩爆强度进行预测,合理划分米仓山隧道岩爆强度区段,并结合松动圈测试、柔性网试验,对锚杆和钢丝绳网的参数进行研究与验证。实践表明： 1)采用陶振宇判据和Turchaninov判据可以较准确地进行岩爆预测及强度区域划分; 2)利用松动圈测试结果能大致判断隧道开挖后围岩破裂区域的深度; 3)相比传统支护技术,采用喷射混凝土+涨壳式预应力锚杆+柔性防护网的快速支护技术,每循环施工可节省用时约4 h,整个岩爆区段施工速度可提高30%~40%。     

深埋特长隧道水压致裂法地应力测量与分析

对于深埋特长隧道,岩体的地应力状态直接关系到工程的稳定性。准确地测量地应力,对于预测岩爆等工程地质灾害有着重大意义。基于水压致裂法和室内岩体力学试验,研究了隧道围岩地应力状态,最后基于隧道地应力对岩爆发生的部位和等级进行了预测,为隧道的开挖与支护方案设计提供依据。     

突变级数法在隧道岩爆等级预测中应用

对岩爆发生及其烈度等级的预测评判研究一直是地下岩石工程领域的研究热点。将突变数学和模糊数学结合引出的突变级数方法应用于岩爆等级预测研究中,从而建立了岩爆预测的突变级数法模型。该模型选用洞室最大切向应力与岩石抗压强度的比值、岩石抗压强度与抗拉强度的比值以及弹性能量指数作为评判指标,在对岩爆样本数据无量纲化处理的基础上,采用归一公式进行综合量化计算,从而可求出各样本的突变级数,并划分了不同岩爆等级对应的突变级数的分类区间。最后,将该方法应用于诸永高速公路括苍山隧道和江边水电站引水隧洞的岩爆预测中,通过与其他方法和实际情况对比,证明了其可行性与有效性。     

高地应力隧道施工技术

根据以往施工经验，结合二郎山隧道的施工，就岩爆地区施工方法、支护与安全措施以及岩爆的预测预报提供一点建议，供以后类似施工参考。     

公路隧道岩爆风险分析

探讨了岩爆发生的原因、条件及其预测判据，并结合太原西山隧道工程实例，通过临界深度判据、陶振宇判据以及岩性条件等判断因素，从定量与定性相结合的角度出发，对该隧道左线岩爆发生的可能性及风险等级进行分析，并给出了具体的岩爆段隧道开挖的施工防治措施。     

隧道及竖井中的岩爆机理

许多国家都报导了隧道中发生的岩爆，很明显“岩爆”有不同的概念。在论文中，对岩爆的几种机理加以区别，从起源及 坏机理中找到明确界限。适当地方提出了不同机理简单情况研究。最后，提出了易出现岩爆隧道的有关支护方法的几咱设想。     

应力解除法在某山岭隧道地应力测量中的应用及岩爆预测

为了解某山岭隧道的地应力状态及为岩爆预测提供依据,在该隧道沿线选择了2个有代表性的位置,采用空芯包体应力计进行地应力测量。测量结果表明：该区域最大主应力近于水平,最大主应力量值为16.14MPa,方向为S65。E,测量结果与现今区域构造应力场相吻合。最后在实测地应力和岩石力学试验的基础上,对该山岭隧道的岩爆强度进行了预测,并提出了相应的防治措施。