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...     

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%。     

复杂地质条件深埋特长隧道地应力场智能反演研究

为提高复杂地质条件深埋特长隧道地应力反演的精度和效率，构建了一种基于构造分析+RBF（径向基函数）神经网络的复杂地质条件深埋特长隧道地应力智能反演方法，该方法的主要流程包括：首先通过区域地质条件及构造分析，建立隧址区三维地质模型，通过海姆假说和金尼克假说共同确定构造应力边界条件的范围，作为智能反演的训练样本，利用RBF神经网络方法计算寻优，获得最优应力边界条件，再以此最优应力边界条件进行地应力反演计算。选择西南地区某深埋特长隧道作为研究对象，将建立的地应力场智能反演方法应用于实际工程，并将反演计算获得的地应力值与实测地应力值进行拟合对比，其中最大主应力反演值拟合误差总体在10%左右，拟合精度近90%，说明该方法可行且反演计算结果较合理。     

关角隧道断层地应力特征与应用

基于关角隧道实测地应力数据,文章采用有限元多元回归法和有限元改进型BP神经网络法拓展得到三维区域宏观地应力场,分析了地应力的三维分布规律。结果表明,关角隧道所穿越多处断层位置处地应力值偏高,侧压力系数偏大。考虑到其可能对隧道设计和施工产生影响,进一步分析了隧道穿越断层过程中的地应力分布规律。结果表明,地应力沿隧道穿过断层的里程呈现两头小、中间大规律,应力分布明显受断层构造的影响而存在一定的偏压现象。研究成果是后续一系列科研、设计和施工的重要基础,通过优化设计和施工措施,关角隧道大变形地段均得到有效控制。     

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。     

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.     

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。     

套孔应力解除法在大峡谷隧道出口端的应用

在高地应力环境下的深埋硬岩隧道中施工常常面临着岩爆等问题,严重影响人员安全和施工进度。本文依托大峡谷公路隧道工程,借助以应力解除法为原理制作的空心包体地应力计在隧道出口端K83+900处进行现场地应力测试,通过钻大孔-孔底磨平-钻小孔-安装空心包体应力计-应力解除等工序获得原岩受扰动到再平衡过程产生的应变,同时将取出的岩芯制备成标准试件进行单轴压缩等室内试验获得原岩力学参数,将这些数据带入后处理软件中计算得出原岩应力大小和方向。根据《工程岩体分级标准》（GB50218—2014）可知测点处应力环境处于高应力状态,说明隧道在开挖施工过程中会偶有岩爆发生,同时本文结尾给出了防治岩爆安全快速施工的相关建议。     

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。     

国道214线青海通天河隧道变形应力分析

针对工程施工中的隧道地应力的力学进行了探究和分析,并探讨了隧道应力造成围岩变形的机理,对由于高地应力使隧道在施工过程中出现较大的变形现象进行了详细分析。介绍了隧道大变形形成原理,对地形突变点及特殊层面进行详细的研究,确定了大变形地段可靠、操作性强的支护办法。以共玉二级公路通天河隧道为例,详细的介绍了应对隧道地应力特点的有效的施工措施和技术对策等,可确保隧道施工的安全性。通天河隧道地应力的施工实践给隧道高地应力区域的施工了有意义和有价值的技术经验,可供类似的隧道工程借鉴。     

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。     

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。     

桃园至巴中高速公路八庙隧道非常规岩爆段病害处治与设计反思

桃巴高速公路八庙隧道局部段落最大埋深312 m,围岩产状为近水平地层的砂泥岩互层,隧道施工过程中发生非常规岩爆现象,运营后发生非常规岩爆现象的段落出现了一系列病害。文章通过对现象与数据的分析,结合隧道专项检查结果归纳总结了病害原因;基于施工期间现场地应力测试结果,假定已经发生严重开裂的二次衬砌处于破坏临界状态,从而反推得出结构所承担的荷载。文章推导了混凝土结构增设套衬后的结构安全系数计算公式,得出隧道增设套衬后安全系数与套衬厚度的关系。     

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。     

基于应力判据的鸿图嶂隧道岩爆发生规律研究

本文以大丰华高速公路鸿图嶂隧道工程为依托,选取典型计算断面,采用数值模拟手段分析洞周围岩二次应力分布情况,分析岩爆产生的范围及烈度,最终完成对鸿图嶂隧道的总体岩爆预测.分析计算结果得到结论:(1)洞壁最大主应力随应力释放率增大而增大,直至应力释放系数为1.0时达到最大;(2)压力系数λ>1时,σ1的最大值位于拱顶,当λ≤1时,σ1的最大值位于边墙;(3)王兰生判据最为符合鸿图嶂隧道的实际岩爆情况,将其作为综合预测判据;(4)得到了鸿图嶂隧道全线岩爆综合预测结果.     

长大深埋山岭隧道岩爆地段关键施工技术

岩爆研究成果丰富,但仍然是一个世界性难题。文章结合向莆铁路高盖山隧道、金瓜山隧道施工岩爆工程实例,采用国内外常用的岩爆判据和岩爆分级方法,研究分析了实例工程岩爆特征、岩爆等级、影响因素,以及岩爆预测预报方法,提出了岩爆防治措施,包括应力解除钻孔、注水湿化和锚固等方法;同时,在综合已有资料的基础上对岩爆判据、分级及防治等方面提出了意见和建议,强调岩爆判别应采用多因素综合判别准则。     

毛羽山隧道高地应力软岩大变形施工控制技术

兰渝铁路毛羽山隧道出口段穿越薄层状碳质板岩地层,区域原岩应力较大且以水平构造应力为主,隧道开挖过程中出现严重的大变形情况。通过分析,认为高地应力、最大水平主应力与隧道轴线呈大角度相交是大变形的主要因素。隧道施工过程中,通过采取提高支护体系刚度、合理预留变形量,以及采用长锚杆、多重支护和超短台阶法等常规措施控制了围岩变形;基于对围岩动态演化机制的认识,提出了高地应力隧道超前导洞法应力控制释放技术,开展了大型工程试验。阶段性试验成果表明,采用超前导洞有效地降低了正洞施工时的变形速率,对上中台阶影响尤为显著。通过对应力控制释放技术研究的进一步深化,有望探索出安全、高效的高地应力软岩施工新技术。     

基于隧道现场施工监测数据的动态反分析

以深圳莲盐高速公路隧道为背景,基于现场的监测数据,采用动态增量优化反演分析的方法反演隧道围岩的岩体力学参数;利用反演得到的力学参数,结合施工过程对后续施工断面围岩的变形进行了预测分析。结果表明,预报值与实测值吻合得较好,能有效指导隧道的信息化施工和动态设计,也是隧道数字化工程中不可或缺的部分。     

高地应力地区隧道围岩分级研究

隧道围岩分级是隧道施工的重要指导依据,尤其在高地应力地区其对施工的影响是不可忽略的。文章首先介绍了地应力侧压力系数、最大水平主应力方向与洞轴线的夹角α对隧道围岩分级的影响情况,然后通过增加最大主应力方向与洞轴线夹角指标对地应力进行了修正,并且在公路隧道设计规范的基础上,对Ⅲ,Ⅳ和Ⅴ级围岩增加了亚级分级,更准确地对隧道围岩分级进行了定级。在此基础上,以谷竹高速公路大坪山隧道为工程实例,利用考虑增加地应力大小及方向的方法对其围岩分级进行了修正,得到了与实际开挖较相符的结果。