高地应力场单线铁路隧道岩爆预测研究

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1、国内图书分类号：U25密级：公开国际图书分类号：624西南交通大学硕士研究生学位论文高地应力场单线铁路隧道岩爆预测研究年级2015级姓名夏舞阳申请学位级别工学硕士专业桥梁与隧道工程指导老师何川教授二零一八年五月ClassifiedIndex:U25U.D.C:624SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSTUDYONROCKBURSTPREDICTIONOFSINGLE-TRACKRAILWAYTUNNELUNDERHIGHGROUNDSTRESSGrade:2015Candidate:XIAWuyangAcademicDeg

2、reeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:BridgeandTunnelEngineeringSupervisor:Prof.HEChuanMay2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要随着我国基础设施建设的快速发展，铁路工程不断往西部地区延伸，其中涌现出大量深埋隧道。深埋隧道常伴随高地应力场与硬质围岩，开挖过程中容易发生岩爆现象，给隧道安全建设带来了极大挑战。因此，对于高地应力场隧道岩爆预测的研究就显得格外重要。本文以川藏铁路拉林线桑珠岭隧道为主要工程背景，展开对高地应力场下单线铁路隧道的岩爆预测研究：1．隧址区初始地应力场

3、反演分析。结合前期水压致裂法现场地应力原位测试结果，根据三维有限元回归分析原理，建立桑珠岭隧道有限元数值模型，考虑6个地应力场基本受力状态，求出隧址区岩体的初始应力场回归方程，最终得到桑珠岭隧道工程区的初始地应力的分布规律。2．隧道全长范围总体岩爆预测研究。在初始应力场的反演分析结果基础上，在桑珠岭隧道全场范围内选取多个计算典型断面建立平面应变模型，计算中取递增的应力释放系数模拟隧道围岩应力的开挖释放过程，分析在应力释放的不同阶段围岩应力变化情况。结合地勘资料中岩石单轴抗压强度等参数指标，研究了多位国内外学者提出的岩爆应力强度比判据进行判别，总体上得出不同应力释放系数、不同岩爆

4、发生判据下桑珠岭隧道全长范围内的岩爆预测情况。3．隧道施工期分区段岩爆预测研究。借助有限元数值计算软件，结合类比、应力判据法等岩爆预测手段和方法，利用桑珠岭隧道不同区段岩石强度、洞壁二次应力等现场数据对隧道初始地应力场进行二次修正分析，并分区段对前方未开挖段的岩爆发生状况进行实时预测研究。关键词：岩爆预测；高地应力；应力强度比判据；数值模拟；有限元回归分析西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractWiththerapiddevelopmentofinfrastructureconstructioninchina,railwayengineeringconstantl

5、yextendstowesternregion.Deep-lyingtunnelsappearwidely.Duetothehighgroundstressandhardrock,therockburstinexcavationprocessbringsgreatchallengestothesafetyoftunnelconstruction.Therefore,thestudiesonrockburstpredictionunderhighgroundstressareofgreatsignificance.ThisthesistakesSangZhulingtunneli

6、nsichuan-tibetrailwayLasa-Linzhilineasengineeringbackgroundtoresearchtherockburstpredictionofsingle-trackrailwaytunnelunderhighgroundstress.First,thebackanalysisofinitialgeostressintunnelzone:Basedonthepreviousmeasuredresultsofin-situstressbyhydraulicfracturing,thefiniteelementnumericalmodel

7、ofSangZhulingtunnelcanbeformulatedonthebasisofthreedimensionsFEMregressionanalysis.Themethodtakes6geostressfundamentalstatesintoconsideration.ThedistributionlawofinitialgeostressinSangZhulingtunnelzonecanbefinallyfoundoutwiththeregressionequationof