五女峰特长隧道地应力测试及岩爆预测分析

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1、2014年第4期西南公路XINANGONGLU五女峰特长隧道地应力测试及岩爆预测分析孔祥礼韩家广刘伟．(吉林省交通规划设计院吉林长春130021)【摘要】五女峰隧道是鹤大高速公路集安至双辽联络线集安至通化段的特长隧道，长度为7．9km左右，其建成后将是吉林省内最长的隧道，采用水压致裂法对该隧道进行了地应力测试。结果表明，隧道深埋段以水平主应力作用为主，最大水平主应力13．01～18．56MPa，具中等偏高应力水平，最大水平主应力优势方向为N60o～72~E。根据地应力测试结果，采用挪威学者巴顿提出的切向应力准则，将围岩的切向应力与岩石的抗压

2、强度之比作为判断有无岩爆及岩爆等级的划分原则，经判定该隧道深埋段具有轻微至中等岩爆的可能，发生岩爆的临界埋深为250m左右。在隧道施工过程中应采用合理的开挖方式及防止岩爆的安全措施。预防岩爆的发生。【关键词】五女峰隧道；水压致裂法；地应力；岩爆【中图分类号】U456．3【文献标识码】A隧址区位于吉林省东南部老岭山脉西南段的南O引言侧，鸭绿江的西北部。隧道进口位于集安市N27。W五女峰隧道是鹤大高速公路集安至双辽联络线方向15km处，隧道总体方向N65。W，属于侵蚀构集安至通化段的特长隧道，位于吉林省东部山区，造中低山地貌。隧道进口地面高程4

3、86．87—穿越集安市五女峰，也是吉林省目前在建和拟建隧489．15m；山顶最高高程l109．80—1l10．71m，为老道中最长的隧道。该隧道左幅长7930m，右幅长岭分水岭，呈北北东～南南西向展布；出口地面高7871m，埋深超过300m的段落为3600m，埋深超过程632．78～633．86m，隧道底板高程由进口至出口400m的段落为2400m，埋深超过500m的段落为有所抬高。240m，最大埋深为565m。五女峰隧道以其延伸进口地形坡度32。一27。，与地面坡向斜交。洞身长、埋藏深、岩性复杂、断层破碎带较发育、工程段山体高厚，沿洞线地

4、形坡度一般为19。～35。，个别为地质问题较多，而成为该项目中控制性工程。47。，洞线斜交地面坡向为主，少数基本平行地面坡岩爆作为一种动力失稳地质灾害，直接威胁施向。冲沟发育，有15条冲沟在隧道上部地面通过。工人员及设备的安全，影响工程进度，是深埋长大1．2区域地质构造隧道的重大工程地质问题之一，越来越受到人们的隧址区位于北东向鸭绿江深断裂以北约20km关注Ⅲ。因此，为准确预测施工期间岩爆可能出现处，受该断裂影响隧址区发育有9条次生断层破碎的区间及强度，提高施工的安全性和经济性，针对带，其走向为N3。～47。E，破碎带影响宽度10～30m。

5、五女峰隧道进行地应力测试及岩爆的预测研究具有1．3地层岩性重要的意义。隧址区岩性为下古元界集安群新开河组(Ptx)花岗片麻岩、混合大理岩，侏罗系上统砬1区域地质概况门子组(1)角砾凝灰岩、凝灰岩，和燕山早期钾1．1地形、地貌长花岗岩等。【收稿日期】2014-09-05【作者简介】孔祥礼(1975-)，男，吉林长白人，大学本科，高级工程师，主要从事工程地质研究工作。123西南公路所推荐的水压致裂法。2地应力测试及成果分析2．1地应力测试成果目前国内外量测地应力的方法较多，主要有钻五女峰隧道SZK05孔实际孔深为505m，静水位孔形变式变形计、

6、钻孔应变计、钻孔包体压力计、约为40m，测试孔基本资料见表1。该孔岩芯较为水压致裂法、声发射等，各种方法的原理、适用条完整，局部存在破碎带。该孔中成功进行水压致裂件尚不相同。其中，水压致裂法属于直接量测方法地应力测量10个点，应力方向测量3个点。10个法，可在钻孔中直接量测岩体内的应力，适用条件压裂段中各压裂段的破裂压力、重张压力、闭合压比较广泛，可在深孔、浅孔、有水钻孔、无水钻力在各次循环较清晰明确。由重张压力和闭合压力孔，以及完整体或破碎岩体中进行地应力测试，且分别计算给出各测段处的最大水平主应力和最小水测得到地应力比较准确，是目前公认

7、的最好的一种平主应力值，测量结果详见表2。同时，根据岩石的方法圆。基于以上情况，本项目在地应力测试中，容重(取岩石容重2．65g／cm)和上覆岩层的厚度，采用了《公路工程地质勘察规范》(JTGC20—2011)计算出了各测段的垂直应力()。表1SZK．5号孔岩性分层表编号深度(in)岩性编号深度(m)岩性11．5～18．5浅灰色安山岩8154．05～237．55深灰色安山质角砾熔岩2l8．5～68．8深灰色安山质角砾熔岩9237．55～239．63紫红色凝灰岩3688～lO2．56紫红色凝灰质砂岩1O239．65—244．55深灰色安山质角

8、砾熔岩4lO2．56～121．56深灰色安山质角熔岩Il244．55～471．10灰白色混合岩化大理岩5121．56～127_3O紫红色凝灰质砂岩12471．10～473．25深