深埋高地应力水工隧洞地应力特征及岩爆脆性破坏深度预测研究

为解决高地应力情况下水工隧洞开挖时产生的岩爆问题，以新疆某高埋深水工隧洞为依托，并结合现场水压致裂法和钻孔套芯解除法测试获得的地应力数据。研究深埋引水隧洞区域地应力场分布规律，通过强度理论判断岩爆发生的可能性；在考虑高地应力与围岩开挖二次应力状态作用前提下，通过岩爆破坏区深度理论公式，结合现场数据计算出岩爆破坏深度。结果表明： 1）隧洞处平均初始地应力应力基本在23 MPa左右，最大水平主应力为28.6 MPa，属于高地应力隧洞； 2）三向主应力间的总体关系为σH（最大水平应力）>σZ（自重应力）>σh（最小水平应力），属于σHZ（走滑型）初始地应力场，以水平构造应力为主导； 3）隧洞最大主应力与最小主应力之间差值较大，依据摩尔-库仑准则，表明该隧洞开挖的临空面会存在较大的剪应力，易引起隧洞发生岩爆； 4）在隧洞开挖过程中，隧洞将会发生中—强等级的岩爆，发生岩爆脆性破坏最大深度为0.68 m。