IPP-PNN模型在川藏铁路深埋长大隧道岩爆预测中的应用

为了准确预测在高地应力、高地温铁路隧道中的岩爆灾害,以川藏铁路前期拉林段的重要隧道节点工程为研究背景,系统、全面地总结应力水平、埋深、温度、围岩岩性及地质构造、岩体系统刚度等影响因素对川藏铁路深埋长大隧道岩爆的孕育作用,重点分析高地应力和高地温对岩爆发生的影响相关性。构建川藏铁路深埋长大隧道岩爆预测指标体系,测试并量化岩体岩爆的倾向性指标。由于各影响因素与岩爆的非线性关系,选用能充分提取数据信息、处理多因素复杂非线性问题的改进投影寻踪(Improved Projection Pursuit,IPP)评价模型对川藏铁路拉林段典型高地应力、高地温深埋长大隧道桑珠岭隧道在施工期发生的岩爆问题做初步评价,并引入密度函数估计和贝叶斯最小风险准则,将IPP模型和概率神经网络(Probabilistic Neural Networks,PNN)模型相结合,实现对岩爆等级的聚类划分。研究结果表明：根据岩爆等级预测结果可知IPP-PNN模型预测结果相比于传统PP-PNN模型和GSA-PP模型其准确度更高,在对桑珠岭隧道11～19号隧道路段的岩爆预测中,岩爆预测等级与实测等级相符合程度由66.67%和77...     

成昆铁路保安营隧道大变形岩爆共生特征及成因分析

在高地应力环境下,成昆铁路保安营隧道硬质岩间夹软质岩地层中出现了大变形和岩爆共生问题,严重威胁了施工安全.本文在分析隧址区高地应力环境特征、岩性组合、岩体强度及岩体刚度特性等因素的基础上,对大变形和岩爆共生的特征及成因进行了研究,得出主要结论如下:(1)隧址区的极高地应力环境是产生大变形和岩爆的内动力地质条件;(2)薄...     

巴玉隧道施工中岩爆风险动态管控措施

针对隧道岩爆管控难题,结合川藏铁路巴玉隧道工程地质条件及岩爆特点,分析了岩爆的判别、规律及危害性。总结了针对隧道各级岩爆风险的动态施工技术,提出优化工程布置和开挖参数、提前释放围岩应力、完善直眼掏槽和水压爆破工艺、机械化配套施工等动态防控措施,确保了岩爆地段施工安全。本文可为类似高原高地应力隧道施工岩爆风险动态管控提供参考。     

秦岭翠华山特长隧道高地应力问题研究

研究目的:关于深埋长大隧道高地应力问题,业界存在许多理论和判据,不同行业、不同项目采用的判据各有不同。究竟如何预判岩爆地质灾害,有效指导安全施工。通过秦岭翠华山特长隧道勘察预判和施工验证,研究隧道高地应力问题及如何预判岩爆灾害。研究结论:秦岭翠华山特长隧道最大水平主应力方向与隧洞轴线方向夹角偏大,发生岩爆是不可避免的;基于地应力参数和岩石参数计算得出洞身开挖时存在岩爆可能性的结论,具有一定的片面性;翠华山隧道施工实践证明,在众多理论和判据中,应该多采用几种判据,综合分析后评价岩爆问题,更能接近于实际。     

我国高地应力区隧道岩爆研究现状及分析

随着我国铁路隧道的大规模建设,大量超深埋隧道在高地应场条件下的岩爆效应将成为铁路建设中的关键技术难题.为判别、预防岩爆的发生,提出不同等级岩爆防控措施,通过调研国内相关专家的研究成果及国内外典型岩爆隧道建设的相关研究成果,结合实际工程经验,分析岩爆发生条件、高应力状态下岩爆发生机理、岩爆的预测、岩爆防治措施及作用机理,...     

深埋高地应力引水隧洞应力解除爆破施工技术应用

锦屏二级水电站为超埋深大洞径长隧洞特大型地下水电工程,引水隧洞开挖施工过程中高地应力造成岩爆是施工的重难点之一。在实际施工过程中,采取多种措施相结合的方式进行岩爆的预测、预报及防治。介绍了深孔应力解除爆破施工技术在本工程3号、4号引水隧洞强岩爆段应用情况。     

基于应力判据法的施工期岩爆预测研究

九岭山隧道为单洞双线铁路隧道,全长15 371 m,最大埋深约862 m。隧道所处地形起伏大,隧道穿越地层较复杂,九岭山隧道开挖后,深埋段岩体因受高围压作用,产生岩爆现象。通过工程实测地应力成果,基于应力解除法的二次应力测试,并采用应力判据法,对掌子面前方进行岩爆预测,结果分析表明:DK1690+130～DK1690+500为中等岩爆区域;卢森、王元汉、王兰生等应力判据的结论更适合九岭隧道岩爆情况,建议在岩爆预测中为主要岩爆发生判别依据。     

隧道岩爆预测及防治施工技术研究

岩爆一直是隧道施工中一个难题,处理不当将会给人的生命和财产安全带来严重威胁。本文以拉林铁路岗木拉山隧道为依托,对现场岩爆规律进行了分析,包括岩爆发生时间效应、岩爆表现形式等,在此基础上对岩爆主要影响因素进行了分析,现场岩爆主要和埋深、岩性、最大主应力方向、开挖方式等有关。采用应力解除法对地应力进行了测试,用卢森岩爆判别法对岩爆进行了预测,并对不同岩爆强度分别提出了对应的防治措施,包括控制开挖进尺、控制爆破效果、软化围岩、释放应力、加强支护等,解决了现场岩爆问题,可为今后同类工程提供参考。     

西康二线秦岭翠华山特长隧道岩爆预测

岩爆是深埋长大隧道开挖过程中一种常见的地质灾害,主要发生在高地应力硬质岩地区.根据翠华山隧道深钻孔的实测地应力数据成果,分析了隧道不同埋深处的地应力分布情况,并确定了隧道区最大主应力方向.最后结合隧道各围岩的工程力学性质,通过两种工程常用的方法对隧道可能发生岩爆的段落进行了综合分析预测.     

铁路岩体初始应力场评估的探讨

研究目的:在实际工作中,根据地应力资料进行评估,铁路绝大部分隧道都处于极高地应力、高地应力状态,引发围岩调整、工程措施加强,从而会引起投资大量增加,甚至在分析隧道衬砌开裂和变形的原因时引发大的争议和混乱,但实际已开挖的隧道发生岩爆、大变形的工程案例却是极少数。本文通过岩体力学理论、地应力资料、工程案例并结合相近行业有关规定,对铁路规范中的铁路岩体初始应力场评估进行探讨。研究结论:(1)铁路规范对初始地应力场的评估不符合实际,应修改,初步判定实测地应力大于30 MPa时,岩爆发生的可能性增大;(2)对初始地应力场的评估结论应慎重,引发的增加投资应纳入动态设计;(3)勘察设计阶段的地应力测试应合理、适当;(4)该研究成果可应用于铁路规范修改及隧道勘察。     

隧道岩爆防治作用机理初探

研究目的：采用离散单元法对几种常用的岩爆控制方法进行了数值模拟，旨在为岩爆防治设计提供理论依据，确保隧道施工安全。研究结论：数值模拟结果表明：注水围岩软化法是通过降低岩石弹性模量达到减少围岩内切向应力的目的，只适用于吸水性较强的围岩；而钻孔应力释放法是通过钻孔实现围岩内切向应力向内部围岩转移，适用于弱-较强岩爆；超前应力解除爆破法是通过超前爆破，更大程度地实现围岩内切向应力向内部围岩转移，适用于强岩爆洞段。     

锦屏山隧道岩爆综合防治施工技术

锦屏山隧道工程是锦屏水电枢纽工程的关键性控制施工项目,隧道地处我国西南高地应力区,全长约17.5 km,隧道最大埋深约为2375 m,埋深大于1500 m的地段长度约12875 m。通过工程实例,介绍了锦屏山隧道岩爆独特的工程特点和综合防治施工技术。     

综合超前地质预报技术在高黎贡山隧道中的应用

大理—瑞丽铁路高黎贡山隧道沿线穿越多条断层,且受高地温、涌水突泥、高地应力、岩爆、软岩大变形等不良地质的影响。为确保隧道施工安全,选择以地质调查分析为主,中长距离与短距离相结合的物探法为辅,以超前钻探加以验证的综合超前地质预报体系。依据风险等级,构建了各级风险下的地质预报工作流程。在1#斜井高风险区段通过多种方法探测对比分析,查明了掌子面前方的围岩特征及地下水赋存情况,可为隧道施工方案的制订及围岩设计的变更提供依据。     

基于岩爆烈度预测的川藏铁路线路比选研究

拟建川藏铁路线路穿越区域地质条件复杂,隧道工程占比高、埋深大和岩体初始应力高,具备岩爆灾害发育的必要条件,岩爆地质灾害的分析预测对川藏铁路线路比选尤为重要。通过分析国内地下工程岩爆案例,再结合新建川藏铁路某段的实际情况分析岩爆影响因素,考虑指标的重要性、相关性和易获取性,选取岩石强度、地应力、地质构造和围岩级别4个指标,采用层次分析法(AHP)-专家打分法,建立隧道岩爆灾害烈度预测模型。通过对拟建川藏铁路某段的K、A和C三个比选方案的隧道岩爆灾害烈度进行预测,并通过统计分析获得C方案的岩爆灾害影响最小,为推荐选线方案。在新建川藏铁路某段的岩爆烈度预测实际应用表明,该模型能较为快速地进行岩爆烈度预测,在铁路前期选线阶段具有较好的适应性。     

深埋长大隧道岩爆倾向性多指标评价

研究目的:高铁北武夷山隧道是一座单洞双线隧道,隧道最大埋深达1 100 m,属于高应力区,开挖过程中可能会出现岩爆现象。通过对隧道高应力地区采集的岩样进行室内岩爆倾向性实验,并结合声发射监测技术,得到岩石单轴抗压强度等性能参数,先采用强度脆性系数法、变形脆性系数法、弹性应变能指标法、切向应力准则四种单指标评价方法进行岩爆倾向性评价,然后运用四指标模糊数学综合评价法进行评价。研究结论:(1)结合声发射监测技术进行岩石力学实验,获得的变形脆性系数、弹性应变能指标系数相比常规实验更加精确;(2)根据岩体性质和围岩的应力情况,在传统综合评价方法基础上增加了变形脆性系数法评判指标,结果表明采用模糊数学综合评价方法得到的评价结果与单指标评价相比,更加符合隧道岩爆的实际情况;(3)本研究成果为隧道岩爆预测提供了可行方法,对于类似工程提前防治岩爆有借鉴意义。     

大埋深长大隧洞应力解除爆破技术

以锦屏二级水电站引水隧洞群施工遭遇强烈岩爆,严重影响工程安全和进度为背景,运用理论分析及现场试验等方法,分析了应力解除爆破原理,提出了中等岩爆以及较高级别岩爆的应力解除技术方案,并确定了炮孔参数和应力释放孔不耦合装药结构。进而采用由超声脉冲发射源向介质内发射高频弹性脉冲波,对应力解除效果进行探测分析。实践表明,提出的应力解除施工方案可以最大程度避免或大幅降低岩爆的发生几率、烈度与规模,具备对应力集中部位预测准确、应力解除到位、解除效果可靠的优点,能够有效地防止岩爆造成的破坏,并能够保证隧洞围岩稳定和地下结构安全。     

基于地应力侧压系数的青藏高原东南缘区域性岩爆预测研究

硬质岩发育的深埋长大隧道极易发生高地应力岩爆问题,有必要在工程大范围选线选址、初步勘察等阶段开展区域性地应力和岩爆的分析对比。区域地应力在同一构造体系内的侧压系数K值(水平主应力与垂向应力的比值)总体上与深度Z之间满足双曲线关系。利用该原理,对藏东南区域地应力测量数据进行统计和分区,并依据模拟的各分区侧压系数对区域性岩爆进行预测。结果表明:(1)藏东南地区由西至东3个分区的K值满足K_H=120/Z+0.95(雅鲁藏布江缝合带影响区),K_H=562/Z+0.52(三江构造带影响区),K_H=356/Z+0.75(龙门山构造带影响区),与其挤压、走滑、挤压的构造背景一致;(2)考虑岩石抗压强度为100 MPa和130 MPa的情况下,危害较大的中等及以上等级岩爆起始埋深分别为800 m和1 200 m左右,因此应注意减少该区域800～1 200 m以上深度的隧道长度。     

隧道岩爆预测和施工方法探析

根据岩石特性、工程地质状况及岩石应力等分析岩爆发生的多种条件,对岩爆进行预测,表明岩爆并非单一因素导致的事件,而是多种因素共同作用的结果。在岩爆预测时应根据其发生的多种条件采用综合判别的手段。     

高应力软弱围岩的支护方式的分析及其应用

明垭子隧道是十堰至天水高速公路的控制性工程之一,在隧道穿越高地应力软弱围岩时,初期支护结构发生了严重变形。通过现场监控量测的方法对明垭子隧道采用的套拱法和双拱法两种支护形式的变形情况进行了分析,结果表明穿越高地应力软弱围岩地层采用双拱支护结构形式可有效地控制隧道的变形,为类似工程提供借鉴。     

岗木拉山隧道岩爆影响因素相关性研究

隧道岩爆发生的影响因素很多,本文以拉林铁路岗木拉山隧道为依托,通过现场岩爆观测和数值模拟,对岩爆影响因素的相关性进行分析。结果表明,不管是否存在构造应力场,岩爆与埋深都有关联;岩爆发生的概率和位置受结构面控制;开挖方式对岩爆影响视岩爆的表现形式而有所不同;岩爆还表现出明显的时间效应;岩块抗压强度、平导应力释放对岩爆影响较小。岩爆发生机制主要表现为结构面张裂、岩块剪切、失稳破坏等。针对岩爆发生的特征及影响因素提出了防治措施,用以防止大型不稳定块体的坍塌,而传统高压注水、洒水等措施不再适用。本文对岩爆的发生机理和防治措施提出了新的见解和思路,可为类似工程提供参考。