公路长隧道地应力测试布置及应力场评估

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1、公路隧道2015年第1期(总第89期)公路长隧道地应力测试布置及应力场评估徐泰松韩晓玉尹健民(1．深圳市勘察研究院有限公司深圳518026；2．长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室武汉43O010)摘要公路隧道工程地应力测试的目的在于查勘隧道整体的地应力状态。相关规程对于地应力勘测工作量和布置均未作规定。相对于整个隧道长度，每个测孔所得应力结果仅相当于一个点。因此，为了最大限度获得地应力信息，测试方法选择、测孔和测点布置有着重要意义。本文通过地应力测试布置及应力场评估论述和应用实例，对隧道工程中地应力勘察工作进行了探讨。关键词公路隧道工程地质勘察地应力测

2、试钻孔布置测点布置初始应力状态对公路隧道工程的围岩分级、支地应力测试目的在于尽可能的探明隧道工程的护设计、隧道轴线设计和岩爆预测等有较大影响，是地应力场分布特征。但大多数公路隧道工程地势较特长和长隧道工程的重要勘测内容。《公路隧道设高，地质条件变化多端，隧道埋深多变，单个钻孑L的计规范》(JTGD70—2004)规定“对特长、长隧道等地应力测试结果仅能反映局部地应力场特征。因重要工程，应现场实测岩体初始应力，以取得其定量此，地应力测试布置极为重要，主要内容包括地应力数据。”但对于地应力勘测方法、工作量和具体布置测试方法选择、测孔布置和钻孔测点布置等。未作规定

3、。在地应力测试方法选择方面，地应力测试一般隧道工程地应力测试的目的在于查勘隧道整体在初勘阶段即进行测试，水压致裂法为最适用方的地应力状态。相对于整个隧道长度，单个测孔所法]，可以满足该类工程需要。水压致裂测量法得应力状态仅相当于长隧道上的一个点，因此，为了是国际岩石力学学会测试方法委员会颁布的建议方最大限度获得整个隧洞的地应力信息，合理选择地法，具有以下优点：1)测量深度大；2)资料整理时不应力测试方法、合理布置地应力测孔和钻孔测点有需要岩石弹性参数参与计算，可以避免因岩石弹性着重要意义。本文通过深圳市坂银通道工程鸡公山参数取值不准引起的误差；3)岩壁受力范

4、围较广(承隧道的地应力测试布置及结果应用实例，对隧道工压段长约1m)，可以避免“点”应力状态的局限性和程地应力勘察中测孔、测点布置，以及隧道围岩应力地质条件不均匀性的影响；4)操作简单，测试周期场评估进行了探讨，以期对公路隧道工程地应力勘短。察工作有所助益。在测试钻孔布置方面，单个特长隧道测试钻孑L数量建议布置2个或以上。测孔应尽量避免断层¨61测试布置及围岩应力场评估等地质条件影响，或选取代表性隧道段布置~JJ4L。1．I测试布置钻孔测点布置，一般由测试单位依据协议数量，一般而言，构造应力场和自重应力场是地应力根据岩芯完整情况，在孔深范围内自主掌握测点分场

5、的主要组成部分口]。地层浅部岩体地应力主要有布。但有以下要点：隧道理深部位应分布2个或以五个影响因素]：一为地质构造影响，表现为影响地上测点，尽可能在较大深度范围进行较多数量的测．应力的传递和分布，断层附近量值和方向易受到影试。响。二为地形地貌和剥蚀作用对地应力的影响。三1．2隧道围岩应力场评估为岩石力学性质影响。四为水的影响。五为岩体温隧道围岩应力场评估是在测试数据的基础上，度的影响。其中地质构造和地形地貌因素影响最参考测试部位地质条件，对整个隧道围岩的地应力大。场估计，包括应力量值大小和方向。其中量值评估·50·徐泰松等公路长隧道地应力测试布置及应力场评

6、估依据测试钻孔深度范围的最大水平主应力方向侧压2．2地应力试验布置系数和最小水平主应力方向侧压系数进行估算。最根据以上论述，综合考虑鸡公山隧道工程地质大水平主应力方向依据深部测试结果取结果均值，情况，工程区地应力影响因素主要为地质构造和地样本较多时可取中位值。一般而言，公路隧道工程形地貌。共布置2个地应力测孑测孑L布置于远离地形地貌与地质条件变化较大，因此该评估是隧道断层部位。其中ZK1分布在混合岩地层中，ZK2分围岩地应力状态的粗略估计，方便勘测单位参考使布在混合花岗岩中。ZK2钻孔接近隧道最大埋深用。处。测试方法采用水压致裂法进行测试。为了获得隧道围岩地

7、应力信息和主应力量值及方向沿孔深的2工程实例分布趋势，要求每孔进行8点以上测试，单个钻孔隧2．1工程概况道埋深部位附近进行2次以上测试。坂银通道鸡公山隧道工程位于深圳市罗湖区一2．3测孔概况龙岗区交界地段山体中，隧道采用双线双洞型式，单ZK1钻孔在桩号LK2+680处，位于近NS向洞长4．6kin，属于特长隧道，隧道最大埋深300m。山脊部位，东西两侧上部为陡峭山坡，下部较缓。孔工程区地形地貌以低丘陵、冲洪积台地及洼地口高程243．7m，孑L深21I．5m，静水位约15m。钻冲沟为主。沿线山岭隧道段地形起伏巨大，山体植孔部位隧道埋深约200m。全孔岩性以微风

8、化条带被发育。隧道沿线地面标高在4O～41Im之间，