超长深埋隧洞高地应力岩爆的数值模拟预测研究

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1、９￡！土！霸ＭＡＳＴＥＲＤＩＳＳＥＲ—。＿ｉ■画廳国内图书分类号：刊朽密级：公开国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文超长深埋隧洞高地应力岩爆的数值模拟预测研究年级２０１２级姓名蔡扬＿请学位级别工学硕士专业地质工程指导老师王鹰教授二零一五年五月ＣｌａｓｓｉｆｉｅｄＩｎｄｅｘ：Ｕ．Ｄ．Ｃ：ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａｓｔｅｒＤｅｒｅｅＴｈｅｓｉｓｇＮＵＭＥＲＩＣＡＬＳＩＭ

2、ＵＬＡＴＩＯＮＲＥＳＥＡＲＣＨＯＮＴＨＥＰＲＥＤＩＣＴＩＯＮＯＦＲＯＣＫＢＵＲＳＴ－ＳＩＴＵＵＮＤＥＲＨＩＧＨＩＮＳＴＲＥＳＳＩＮＴＨＥＤＥＥＰ－ＢＵＲＩＥＤＯＶＥＲＬＯＮＧＴＵＮＮＥＬＧｒａｄｅ：２０１２Ｃａｎｄｉｄａｔｅ：ＣａｉＹａｎｇＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅＡｐｐｌｉｅｄｆｏｒ：ＭａｓｔｅｒＤｅｇｒｅｅＳｅｃｉａｌｉｔ：ＧｅｏｌｏＥｎｉｎｅｅｒｉｎｐｙｇｙｇｇＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＷａｎＹｉｎｐｇｇＭａｙ．２

3、０１５西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留ｉ同意学校保留并向国家有关部门、使用学位论文的规定或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１．口保密，在年解密后适用本授权书；２．不保密２＾＾使用本授权书。＂＂（请在以上方框内打Ｖ）学位论文作者签名：指导老师签名：＇械，ＢＭ）０１日期：．日

4、期：２５丄外西南交通大学硕士学位论衷主要工作（贡献）声明Ｉ本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：１、使用离散元软件，模拟分析不同埋深下ｔｅ洞段开挖后的二次应力场，得出險洞围岩的不同部位出现不同程度的应力集中，当初始应力场中的；？＞５＞５时，即初始＂；；Ｉ一应力场主要受构造应力控制时，开挖后的最大压应力般产生在开挖断面的拱顶处。２、采用五种判据分别对洞段岩爆进行预测，并进行综合分析评定后得出岩爆等级，其结果与实际岩爆发生情况接近。表明离散单元法数值模拟能够克服传统的基于连续

5、一介质的数值模拟研究的局限，具有定的可取性。３、根据引水隧洞开挖过程的岩爆统计资料，指出本工程隧洞岩爆特征。对发生轻微岩爆和中等岩爆的險洞段进行喷铺支护模拟’证明喷销支护可以有效减小隧洞围岩，的变形，提高險洞开挖后围岩的稳定性，对中等岩爆和轻微岩爆的防治有着良好效果。：所呈交的学位论文本人郑重声明，是在导师指导下独立进行研宄工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人

6、完全了解违反上述声明所引起的一切法律着任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：ｆＴｏＳ‘Ｂ．＞０西南交通大学硕士研究生学位论文第Ｉ页摘要近年来随着深埋地下工程的不断增加，因高地应力带来的塌方和岩爆等工程灾害日趋增多，其中岩爆问题以其突发性、滞后性等特点，使其预测与防治成为地下工程设计施工中需要重点攻克的技术难题。因此，为了提出可靠适用的预测方法与防治对策不同工程特点进一，有必要针对步进行岩爆研究，这对于地下工程的设计和施工有着十分重要的意义。本文以引汉济渭秦岭隧洞工程为

7、研宄对象，针对工程埋深大、地应力高和地质条件复杂的特点，，开展在高地应力条件下超长深埋險洞岩爆的数值模拟预测研究。论文主要工作和结论如下：（１）参阅国内外岩爆的研宄文献与实测资料，对深部高地应力条件下开挖隧洞的岩爆预测防治技术进行综合分析，对高地应力判别准则、岩爆判据分级方法、岩爆数值模拟研宄现状和岩爆发生机理进行了归纳总结。（２）搜集和整理秦岭險洞地质概况，对本文研究区域的地形地貌、地层岩性和地质构造等情况进行重点调查分析。查明研究区域地应力以构造应力为主导，岩质坚硬而脆，具备发生

8、岩爆的基本条件。（３）基于險洞围岩工程力学性质和原始地应力反演数据，通过数值模拟技术，运用离散元法软件（３ＤＥＣ），，对研究区域的七个代表性埋深段进行隧洞开挖数值模拟分析开挖后围岩的二次应力、位移变化和破坏情况。选择五种不同的岩爆判据对围岩。岩爆等级进行预测，并将综合评判结果与实际岩爆发生情况对比（４）针对发生轻微岩爆和中等岩爆的險洞段进