地下工程施工中岩爆的形成机理及控制措施

岩爆是高地应力环境下地下工程开挖过程中容易产生的一种突发性地质灾害,直接威胁施工人员和设备安全.文章针对岩爆的形成原因和机理,结合工程实例,提出了岩爆洞室开挖的施工防治措施、施工组织及工艺流程,可为高地应力条件下地下工程的开挖提供借鉴和经验.     

高地应力水平层状硬岩隧道岩爆分级与防控技术研究

本文依托乐汉高速大峡谷隧道,总结分析了高地应力水平层岩爆的特征并提出了岩爆分级标准。在岩爆分级的基础上,提出了针对不同岩爆等级的处置措施。现场实践结果表明,对于弱岩爆可以采用全断面法开挖,降低扰动次数。对于中～强岩爆段,宜采取短进尺分部开挖,降低爆破对围岩的一次性扰动,同时采取应力释放孔、应力解除爆破孔等辅助措施提前释放围岩应力。     

高地应力隧道岩爆特征及综合施工控制技术

岩爆是指围岩在高地应力作用下,储藏在岩体内的应变能突然猛烈释放,导致岩石爆裂并弹射出来的一种现象,它是深埋高地应力隧道主要地质灾害之一。以福建漳州至永安联络线高速公路的官田隧道部分高地应力-极高地应力围岩段为工程依托,就岩爆施工监测、超前钻孔及超前支护、钻爆设计、开挖方法及安全防护等关键技术进行探讨,提出不同阶段不同程度岩爆应采取的综合技术及安全防护措施,也为今后类似工程提供有益参考。     

大相岭泥巴山隧道岩爆防治数值模拟分析

大相岭泥巴山隧道为雅安—泸沽高速公路的控制性工程,由于隧道埋深大、地应力高、穿越的地层主要为硬脆性围岩,洞室开挖后岩爆时有发生.文章以该工程为背景,通过数值模拟分析了开挖中采用锚喷支护措施对减弱或防治岩爆的效果,并对不同锚杆长度和间距的防治效果进行了对比分析.结果表明:采用锚喷支护能够降低最大主应力、增大最小主应力、减少主应力差,可以有效降低岩爆的烈度;采用间距1m、长度3m的锚杆进行锚喷支护最经济有效.     

岩爆预测及防治方法综述

岩爆是一种地质灾害,极大地威胁着地下工程施工人员和设备的安全.文章主要介绍了岩爆预测及防治方面的理论研究和实践探索的部分成果,可供地下工程设计和施工人员参考.     

水压致裂地应力测试法在茅坪隧道中的应用与研究

高地应力以及由此诱发的地质灾害(如岩爆等)是目前隧道施工中经常遇到的工程地质问题,地应力测试则是进行隧道岩爆及其他灾害预测预报的重要内容.本文通过对福建省闽北地区公路隧道-茅坪隧道钻孔XS10的水压致裂地应力测试成果的分析研究,对测试区域的地应力水平及隧道围岩稳定性做出了评价,从而为该地区隧道的地应力参数及岩爆分析评价...     

江边水电站隧道岩爆预测及防治措施

以四川江边电站隧道为例,由于埋深较深,存在地应力较高引起岩爆和地下水发育等不良地质现象,给施工带来了极大的困难。就此电站施工中的对岩爆处理等措施进行了总结。提出了掌子面喷水、布设释放地应力锚杆、减少隧道壁聚能结构等有效的岩爆防治措施。     

五女峰隧道隧址区地应力场反演与岩爆风险分析

隧址区地应力分布规律研究是确定隧道围岩岩性、工程设计和施工方案决策的重要前提。文章基于最小二乘法的多元回归方法对五女峰隧道初始地应力场进行了反演分析,得到了相应的回归系数。对比反演得到的应力值与实测值发现差异较小,反演结果满足工程应用要求。同时基于反演分析结果,给出了五女峰隧道岩爆风险等级分区图,隧道洞身区域处于高应力区域,施工过程可能存在岩爆风险,应加强监测并做好应急防治预案。     

空心包体应力解除法与声发射法在岩爆危害隧道地应力测定中的对比应用

在具有岩爆危害的深埋特长隧道施工中,地应力的准确测量及研究对隧道围岩稳定性及岩爆分析起着重要作用。文章详细介绍了空心包体应力计地应力测量技术的原理、计算方法和实施过程,尤其对现场实际测量过程中普遍存在的问题进行了详细说明,并对钻孔和安装设备进行了改良,有效提高了测量效率和避免了设备损失。通过空心包体应力解除法和声发射法两种方式对米仓山隧道围岩地应力进行测试对比,结果表明,两种测试结果大小和方向接近,其结果准确可信,可为隧道围岩稳定性和岩爆分析提供重要的数据。     

基于AHP-FUZZY法与现场试验的隧道岩爆倾向性研究

文章介绍了层次分析与模糊数学法的基本原理,将隧道发生岩爆的影响因素层次归类为6种倾向性因素(C1~C6)。在层次分析-模糊数学(AHP-FUZZY)相结合的基础上,将计算结果运用于沪昆高速铁路明山隧道岩爆倾向性分析。为验证层次分析-模糊数学法预测岩爆的准确性,选取了明山隧道典型区段进行现场地应力测试,在测试数据的基础上对岩爆进行了计算分析,计算结果与AHP-FUZZY法预测结果一致。最后,跟踪记录了隧道实际施工过程中的岩爆发生情况,实际记录结果与AHP-FUZZY法及现场地应力测试计算结果相吻合,其反映了AHP-FUZZY法用于岩爆倾向性评判的有效性。     

模糊综合评判法在大相岭隧道岩爆预测中的应用

岩爆问题是大相岭隧道的主要工程地质问题之一,为了保证隧道施工安全和高效,岩爆问题的分析和预测显得至关重要.在结合大相岭隧道工程背景的基础上,重点介绍了"模糊综合评判预测"法的原理和使用方法,并用此方法对大相岭隧道在开挖过程中岩爆出现的可能性、可能地段,以及岩爆烈度等问题进行了预测分析.所得结果表明,大相岭隧道中等程度及以上岩爆约占隧道总长度的37%左右,大体符合实际的开挖情况.因此证明,这种岩爆预测方法对隧道的安全施工有重要作用.     

基于复变函数理论的深埋隧道岩爆特性分析研究

岩爆的准确预测对隧道的安全、快速施工具有重要的意义。文章针对隧道岩爆特征,借助共形映射函数,以无限单连通域的Laurent级数表示的映射函数为基础,应用Muskhelishvili提出的复变函数解法得出侧压力作用下圆形断面的应力统一解;选择合适的岩爆判据,得出岩爆综合评定等级,并将解析计算的结果与数值模拟计算得出的岩爆结果及实际岩爆情况进行对比分析。结果表明:隧道围岩的不同部位出现不同程度的应力集中,开挖后的最大压应力主要位于拱顶处;深埋隧道段围岩开挖后,受构造应力影响的结构面应力会出现突变及应力集中;解析计算结果与数值模拟和实际岩爆结果基本吻合,证明了借助复变函数分析岩爆预判的有效性,对施工有一定的指导作用。     

岩爆等级预测的Bayes判别模型及应用

文章将Bayes判别法应用到岩爆等级预测分析中,选择了围岩的最大切应力σθ、单轴抗压强度σc、单轴抗拉强度σt、应力系数σθ/σc、脆性系数σc/σt和弹性能量指数Wet作为基本指标,以108组岩爆实例作为研究对象建立Bayes判别模型。针对Bayes判别模型,提出了优势比概念并将其用于分析岩爆指标与岩爆等级之间的趋势性关系以及岩爆等级对指标的敏感性,在此基础上评价不同指标组合下的Bayes判别模型是否合理。分析结果表明:σθ/σc、Wet指标组合建立的Bayes判别模型是最合理的模型,其预测效果好,所得出的岩爆等级概率表达式可用于地下工程的岩爆等级预测。     

完整围岩剪切型岩爆发生的力学机制

文章根据大量工程岩爆实例,总结剪切型岩爆的特征,在此基础上提出一个剪切型岩爆的简化力学模型,在考虑岩爆区岩体自身能量释放的基础上,结合Cook刚度理论对剪切型岩爆发生的物理力学过程进行研究,分析由于潜在剪切破裂面本构曲线峰后软化现象而产生的围岩结构失稳,以及失稳阶段围岩结构对外界的能量释放,对剪切型岩爆的非稳定性机制进行探讨。研究结果表明:剪切型岩爆可以看成是由于开挖应力集中作用下潜在剪切破裂面剪切错动滑移,引起自身及周围完整岩体能量突然急剧释放,导致岩爆区岩体破碎并向开挖临空面抛掷的现象。岩爆区岩体及周围完整岩体所释放的能量对剪切面的作用相当一对串联弹簧的作用效用。剪切型岩爆的发生受岩性、潜在剪切破裂角、剪切面周围岩体刚度的控制作用,是围岩受力变形过程中岩石材料力学性质渐进性劣化导致的一种能量释放驱动下的围岩状态失稳突跳现象。     

西藏扎墨公路嘎隆拉隧道地应力测试分析

为了确定两藏扎墨公路嘎隆拉隧道围岩应力状态,作者利用水压致裂法在隧道进出口部位进行了地应力测量,并通过有限元回归分析,预测了整条隧道岩体应力分布;最后从地应力角度,分析和预测了隧道沿线的岩爆情况.     

福建梅花山隧道岩爆机理的数值模拟分析研究

受隧道分步施工开挖顺序的影响,隧道围岩内将会产生应力应变的非线性变化,在高地应力区域这种力学效应将更加明显,并会引起岩爆、片帮等严重地质灾害。文章结合福建梅花山铁路隧道工程实例,利用3D-Sigma软件建立三维隧道开挖数值模型,以实测应力数据为边界条件并利用Hoek-Brown强度准则估算确定岩体的输入参数,分析了开挖过程中开挖步骤的相互影响,以及隧道的三维时空应力场的变化规律。结果表明,隧道在高地应力作用下,拱顶形成压应力集中,拱肩位置形成了剪应力集中,这些应力集中导致洞壁围岩发生脆性破坏,并且后续的开挖作业会影响先前开挖成型的洞段,导致应力集中作用更为明显,加重围岩的破坏;工程实践中实际发生岩爆的位置与数值模拟结果中显示的最大压应力和最大剪应力集中位置对应良好,证明数值模拟结果能很好地揭示该隧道岩爆发生的孕育机理和规律性。     

堡镇隧道快速施工技术

堡镇隧道施工过程中通过优化设计支护结构、改进开挖方法、合理机械配套等措施,回避了施工风险,提高了高地应力顺层偏压软岩条件下特长隧道施工进度,保证了工程质量,提高了施工效率,保证了工期。     

地下工程中岩爆作用的主要特征

已有的研究和现场观测结果表明,地下工程中的岩爆作用与自然地震作用没有本质性差异,狭义的岩爆作用属于岩体弹性应变能释放系列中强度最大的区段,能够存储弹性应变能的结构面不发育的完整岩体是岩爆作用发生的必要条件之一,与岩爆作用具有成生联系的因素有岩体中的初始地应力、岩体中大型结构面特征、地下水条件、施工工艺等,大型地下洞室中发生的岩爆作用可能具有双峰模式.     

西秦岭隧道穿越F54断层破碎带施工技术

西秦岭特长隧道围岩地质构造复杂,断层较为发育,且处于高地应力区域。文章通过揭示F54断层施工,重点介绍了该断层地质特征及应力变化规律,阐述了施工方法及支护参数,为下一步开挖其它断层施工总结经验,提供借鉴。     

基于隧道开挖扰动修正的初始地应力反演方法及应用研究

以某板块缝合带区域沿线隧道开挖扰动后地应力实测结果为基础，提出一种基于数值模拟的考虑隧道施工扰动的初始地应力反演方法，并在某铁路沿线5座典型隧道进行了应用。结果表明，该铁路典型隧道地应力修正系数k和λ的取值范围分别为1.236～1.404和0.846～1.069，实测地应力值总体偏小；水平主应力对隧道施工影响较大，初始地应力的反演对于类似工程的建设是必要的；基于该反演方法，考虑开挖扰动后的地应力计算值与实测值的误差不大于5%。