嘎隆拉隧道初始地应力钻孔应力解除法在现场测试中的应用

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1、公路交通技术2011年8月第4期TechnologyofHighwayandTransportAug．2011No．4嘎隆拉隧道初始地应力钻孔应力解除法在现场测试中的应用孙晓光，靳晓光，林志，孙建国(1．重庆大学土木工程学院，重庆400030；2．重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室，重庆400030；3．招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067)摘要：嘎隆拉隧道在前期设计阶段采用水压致裂法进行了应力测试，但提交的成果仅为平面应力。为了确定隧道地段初始地应力场的三维空间应力状态，并为隧道设计与施工提供依据，运用钻孔应力解除法测量了嘎隆拉隧道

2、区2个测点的地应力。测试结果表明，最大主应力最大值为28．5MPa，最小值为25．3MPa。由于隧址区属于高地应力区，最大主应力方向与隧道轴线方向呈大角度相交，岩体强度较大，故施工中应注意岩爆问题。关键词：嘎隆拉隧道；钻孔应力解除法；初始地应力文章编号：1009—6477(2011)04—0105—04中图分类号：U455．4文献标识码：BApplicationofBoreholeStressRelievingMethodinSiteStressTestatInitiaILocationofGalonglaTunneISUNXiaoguang’，JINXia

3、oguang’，LINZhi，SUNJianguo嘎隆拉隧道是西藏波密县扎木镇至墨脱县公路F6及Fv7，均属压扭性质。由于地质条件复杂，因上的深埋长隧道，隧道进口位于波密县，高程约此，准确测量隧址区初始地应力场对于隧道的设计3775m，里程桩号K48+210；出口在墨脱县，高程与施工具有现实意义。约3647nl，里程桩号K51+545。该隧道长约3．3目前，应力测试技术主要包括水压致裂法、钻孔km，穿过嘎布山山峰，其中间高、两端逐渐变低，故应力解除法、Kaiser效应法、非弹性应变恢复法等。除进出口段埋深较浅外，一般埋深大，最大埋深达嘎隆拉隧道在前期设计阶段

4、用水压致裂法进行过应800～830m。力测试，虽然水压致裂法在测试深部岩体应力中起嘎隆拉隧道隧址区属构造剥蚀、冰蚀作用强烈着不可替代的作用，但其提交的成果仅为平面应力，的高山峡谷冰川地貌，山势险峻，沟谷发育，地形坡不能反映隧道地段的三维空间应力状态。为了对隧度大。岗日嘎布山是墨脱境内的最高山，也是墨脱道区的岩体应力状态深入研究，在施工阶段，笔者在县与波密县的界山之一，山顶海拔均在4500m以隧道K49+150、K49+25附近用钻孔应力解除法进上。海拔4000133以上为冰川作用地形，角峰、刃脊行了2组空间岩体应力测试。明显；海拔3500～4000In为冰川

5、运动区，冰蚀作用钻孔应力解除法是最成熟、发展最久的一种地强烈，冰崩、雪崩发育。岗Et嘎布山北坡较陡，相对应力测试技术，其已经形成了一套比较标准化的测高差约500m；南坡相对较缓，相对高差约700in。量程序J。具体为：在处于三向应力状态的岩体中隧道区地层主要是第4系土层及燕山一喜马拉钻一小孑L，再用大孑L套钻小孔，小孔就会发生膨胀变雅期的花岗岩类，基岩大多裸露，仅在山凹、缓坡及形。利用小孔中安装的测试小孔变形的传感元件，坡脚处被第4系土层所覆盖。将小孔变形测定出来，据此变形来计算原岩应力的隧道处在嘎隆寺断裂、马尼翁断裂及岗日嘎布大小和方向。如果只钻取一个钻孔

6、，则只能得到测山南麓山前断裂带等多条区域性断裂的夹持部位，点的平面应力状态。要确定测点的三维应力状态，调查发现，洞身围岩发育有次级小断层，共7条，其就需要在互相不平行的3个钻孔中测试，这就是所中5条断层对围岩有一定影响，分别是Fl、、F5、谓的3孔交会。将3个交会孔的孔径变形测定完收稿日期：2011—03—11作者简介：孙晓光(1983一)，男，河北省唐山市人，在读研究生106公路交通技术2011丘毕后，取足够数量的测试结果，利用数理统计学中的最小二乘法使残差平方和最小，就可以求出测点的件安装方向、岩石的弹性模量的函数。∑。～∑3个主应力的大小和方向，并且依

7、据一定的法则可为测值表达式，∑=Ad。／d。这样就可以解出测以求出测点的6个应力分量。工程岩体中采用3孔交会所形成的“点”具有大点的概念，含一定岩体范围，有一定统计意义，非纯理论意义的“点”概念，因此更具有工程意义。1钻孔应力解除法原理首先确定基本坐标系OXYZ，OX指向北，OY指向西，OZ竖直向上。然后对钻孔建立钻孔坐标系[lT主丁xy丁一；r一]jI[IlⅣ]jI=：。0，c(4)oxyz，其中轴为钻孔钻进方向，Y轴位于XOY平面内。钻孔坐标系、Y、轴对基本坐标系、y、z轴的方向余弦如表1所示。表1钻孔坐标系各轴对基本坐标系各轴的方向余弦2测点布置根据隧

8、道施工现场具体条件布置测点，第1组s位于嘎隆拉隧道K