巴朗山隧道岩爆特征研究.pdf

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1、巴朗山隧道岩爆特征研究肖大强(四；il；il交路桥有限责任公司，四川广汉618300)摘要：最大埋深近900m的巴朗山隧道存在岩爆的施工风险，本文结合隧道工程地质条件及地应力测试结果，对该隧道的岩爆特征进行定性及定量分析。分析结果表明。该隧道发生岩爆的可能性不大。主要存在局部洞壁岩体剥离、掉块现象。关键词：巴朗山；隧道；岩爆；地应力中图分类号：U451+．2文献标识码：B文章编号：1672—4011(2012)01—0148—021工程概况巴朗山隧道位于小金、汶川、宝兴三县交界处的巴朗山，是新建省道$303线的重点工程，是连接九环线和卧龙及

2、四姑娘山的唯一道路。隧道全长7945m，越岭段地势十分险峻，气候恶劣，高寒，高海拔(公路通过垭口段海拔4532m)，隧道最大埋深868m，存在岩爆的可能性，需要进行深入分析。2隧道主要工程地质条件2．1地层岩性隧址区岩体的地层主要为中生界三迭系(Tlb、T2，)地层，其中三迭系上统侏倭组(T3小)主要为一套浊积复理石建造，由灰一深灰色炭质绢云板岩、砂质板岩与变质(长石)石英砂岩不等厚韵律互层，砂、板岩厚度之比7：3或6：4。该层主要分布于巴朗山山脊及隧道出El附近，为隧道穿越的主要地层。三迭系中统杂谷脑组(T2。)地层在隧址区出锘的为其上段

3、，为一套浊积碎屑岩建造，以大套灰～青灰色、褐灰色厚层状细粒变质石英砂岩、粉砂岩为主，夹灰一深灰色千枚状板岩等，夹层一般厚5—200(3m，砂、板岩厚度之比9：I或8：2，该层分布于隧道迸口及近出口地带，亦为隧道穿越的主要地层。2．2地质构造隧址区位于小金弧形构造带东段，该构造带呈东西向展布，由一系列彼此协调紧密排列的弧顶朝南的线状弧形褶皱组成，断裂构造不发育。2．3水文地质特征隧道穿越的巴朗山为大渡河水系和岷江水系的分水岭，南坡主干河流为鱼子溪，北坡为达维河，均为两大水系的一级支流，两岸溪沟呈树枝状发育。受气候条件影响。区内地表径流季节性变

4、化明显，由于降雨量在时间上分配不均，地表径流集中于6—8月。隧址区基岩内地下水分布特征简单，不同岩体结构差异较大，但以条带状含水为主，水量不大。3隧道岩爆特征分析作者简介：肖大强(1984一)，四川宜宾人，主要从事工程施工及现场技术管理工作。3．1隧道地应力特征通过现场勘察，对部分深孔进行了水压致裂法的地应力测试，测试成果见表l。裹1地应力测量结果压裂参数(MPa)应力值(MPa)SH测试段深度(m)方向(o)^P．PHPaTSHS-S．204．85—205．6019．∞5．474．6l2．Ol1．9l13．566．454．6l5．3226

5、0．16—260．9l14．317．696．67Z552．456．629．876．676．76N200W297．35—298．1014．02lo．3l9．792．9l2．823．7l16．257．797．72N24。W313．07—313．8215．9713．傩t1．573．072．972．89【8．6611．578．13N300W335．42—336．173．297．0l7．Ol3．293．1910．837．0l8．7l344．32—345．073．377．393．373．28【1．5l7．398．94由表1可知，测试孔处隧道在顶板附近的

6、最大水平主应力为11MPa，方向N200一30。w，隧道轴线与主应力方向夹角<30。。R。／SH=81／11—7．4。隧道最大埋深约900m，岩体自重应力叮一=2．6×9．0=23．4MPa，推测最大主应力约31．3MPa，强度应力比：砂岩Rc／叮一=81／23．4—3．4，R。／SH=81／31．3—2．6；板岩R。／盯～=31／23．4一l-3，R。／SH=31／31．3—1．0。由于5．12大地震发生后，测区东侧龙门山构造带内仍余震不断，表征区域构造应力未完全释放，R。／仃～一1．3—3．4，表明隧道围岩处于极高应力条件下。3．2岩爆

7、特征定性分析围岩发生岩爆一般应满足3个条件：①岩石属硬质岩，强度与最大地应力之比小于7；②岩体完整性好，能储存较大的能量，一般岩体呈块状或厚层状整体结构；③无地下水活动。巴朗山隧道围岩处于高应力条件下，但构成隧道围岩的岩体结构、完整性、地下水活动情况差异大，其中V一Ⅲ级围岩呈碎裂(散体)～裂隙块状结构，岩体极破碎一较完整，存在基岩裂隙水的活动，不满足以上3个条件，且砂、板岩相问产出(较软岩与坚硬岩相问)，发生岩爆可能性不大。3．3岩爆特征定量分析关于发生岩爆的临界判据，有学者提出以下关系式：0-_≥(0．19—0．40)0-。式中，or。为

8、围岩切向应力；or。为围岩的单轴抗压强度。式中括号内的系数值需要根据围岩应力的组合状态而定，即取决于最小与最大主应力值0"2、吼之比。不同围岩应力状态下岩爆的临界应力公式见表2：