西南地区某隧道围岩岩爆预测研究.pdf

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1、ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ工程地质学报１００４－９６６５／２０１４／２２（５）０９０３１２ＤＯＩ：１０．１３５４４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｅｇ．２０１４．０５．０２０西南地区某隧道围岩岩爆预测研究①②①②①②王开洋肖鸿尚彦军苏开敏何万通（①云南省交通规划设计研究院昆明６５００１１）（②中国科学院地质与地球物理研究所，中国科学院页岩气与地质工程重点实验室北京１０００２９）摘要岩爆预测一直是地下工程领域中的世界性难题。本文以西南某隧道工程为例，从岩爆形成的３个条件：岩石岩爆倾向性、岩体完整性和高地应力环境３个方面着手

2、，应用最大储存弹性应变能指标Ｅｓ和岩石脆性系数Ｂ，对深埋隧道区段内可能发生岩爆的石英砂岩、灰岩岩体进行岩爆倾向性分析预测；基于地应力测量数据资料，采用地质过程动态模拟的有限元分析方法，反演分析隧道工程区岩体地应力场，对隧道高应力区段作出判断；根据现场所取样品试验结果综合分析隧道围岩的物理力学性质、岩石单轴抗压强度等。在分析和总结前人岩爆预测预报方法的基础上，以工程地质分析为基础，详细阐明隧道岩爆发生的条件，并以岩体力学和非线性科学理论为指导，采用地质综合分析、应力强度比法对隧道可能发生岩爆的部位及其强度进行综合预测。关键词隧道工程岩爆地应力

3、数值模拟中图分类号：ＴＵ４５７文献标识码：ＡＰＲＥＤＩＣＴＩＯＮＯＦＲＯＣＫＢＵＲＳＴＡＴＷＡＬＬＲＯＣＫＳＯＦＴＵＮＮＥＬＳＩＮＳＯＵＴＨＷＥＳＴ①②①②①②ＷＡＮＧＫａｉｙａｎｇＸＩＡＯＨｏｎｇＳＨＡＮＧＹａｎｊｕｎＳＵＫａｉｍｉｎＨＥＷａｎｔｏｎｇ（①ＴｒａｆｆｉｃＰｌａｎｎｉｎｇａｎｄＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＹｕｎｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５００１１）（②ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｈａｌｅＧａｓａｎｄＧｅｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅ

4、ｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｒｏｃｋｂｕｒｓｔｉｓａｇｒｅａｔｃｈａｌｌｅｎｇｅｆｏｒｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．ＷｅｔａｋｅａｔｕｎｎｅｌｉｎｓｏｕｔｈｗｅｓｔＣｈｉｎａａｓａｃａｓｅｓｔｕｄｙ．Ｗｅｃｏｎｓｉｄｅｒｔｈｅｔｈｒｅｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｎｄｕｃｉｎｇｒｏｃｋｂｕｒｓｔａｓ：ｒｏｃｋｂｕｒｓｔｏｃｃｕｒｒｉｎｇｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｏｆｒｏｃｋｍａｓｓ，ｔｈｅｉｎｔｅｇｒｉｔｙｏｆｒｏｃ

5、ｋｍａｓｓａｎｄｔｈｅｈｉｇｈｉｎｓｉｔｕｓｔｒｅｓｓ．Ｗｅｔａｋｅｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｔｏｒｅｄｅｌａｓｔｉｃｓｔｒａｉｎｅｎｅｒｇｙ（Ｅｓ）ａｎｄｔｈｅｒｏｃｋｂｒｉｔｔｌｅｎｅｓｓｍｏｄｕｌｕｓ（Ｂ）ａｓｔｈｅｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ．Ｗｅｔｈｅｎａｎａｌｙｚｅｔｈｅｒｏｃｋｂｕｒｓｔｏｃｃｕｒｒｉｎｇｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｏｆｑｕａｒｔｚｓａｎｄｓｔｏｎｅａｎｄｌｉｍｅｓｔｏｎｅｉｎｔｈｅｄｅｅｐｔｕｎｎｅｌ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄｉｎ－ｓｉｔｕｓｔｒｅｓｓｄａｔａｗｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄ，ｗｉｔｈｔｈｅａｓｓｉｓｔａ

6、ｎｃｅｏｆｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｗｈｉｃｈｉｍｍｅｄｉａｔｅｌｙｓｉｍｕｌａｔｅｓｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓ，ｗｅｌａｕｎｃｈａｂａｃｋａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅｒｏｃｋｍａｓｓｉｎｔｈｅｔｕｎｎｅｌａｒｅａａｎｄｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙｏｂｔａｉｎｔｈｅｈｉｇｈｉｎ－ｓｉｔｕｓｔｒｅｓｓｓｅｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅａｒｅａ．Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇｆｉｅｌｄｓａｍｐｌｉｎｇｔｅｓｔｓ，ｗｅｓｔｕｄｙｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｗａｌｌｒ

7、ｏｃｋｓｌｉｋｅｔｈｅｕｎｉａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｉｎｔａｃｔｒｏｃｋ．Ｗｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｒｏｃｋｂｕｒｓｔｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ，ｅｍｐｌｏｙｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｇｅｏｌｏｇｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ，ｅｌａｂｏｒａｔｅｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ收稿日期：２０１４－０５－０２；收到修改稿日期：２０１４－０７－１０．基金项目：国家重大基础研究计划（９７３）项目（编号：２０１０ＣＢ７３２００１），国家自然基金面上项目（编号：４１３７２３２４）

8、，国家自然科学基金（编号：４１３０２２５４）资助．第一作者简介：王开洋，男，硕士研究生，工程地质专业，研究方向为地下工程．Ｅｍａｉｌ：ｋａｉ．ｙａｎｇ２００８＠１６３．ｃｏｍ９０