黑石岭公路隧道岩爆预测研究.pdf

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1、第2O卷第3期中国矿业Vo1．20．NO．32011年3月CHINAMININGMAGAZINEMar．2011黑石岭公路隧道岩爆预测研究卢宏建，马玉涛，李占金，孙光华(1．河北联合大学资源与环境学院，河北唐山063009；2．北京矿冶研究总院，北京100070)摘要：岩爆灾害一直是困扰大型地下工程施工的技术难题。本文以黑石岭隧道为研究背景，结合现场实际开挖方法，选取典型计算断面，采用GTS有限元软件模拟洞周围岩二次应力分布情况，基于陶振宇判据理论，分析岩爆产生的范围及烈度。研究结果对隧道安全施工有指导作用。关键词：隧道；岩爆；判据；数值模拟中图分类号：F616．3文献标识码：B文章编号：

2、10044051(2011)03—0102—03ResearchontherockburstpredictionofHeishilinghighwaytunnelLUHong—jian，MAYu—tao。，LIZhan—jin，SUNGuang—hua(1．SchoolofResourcesandEnvironment，HebeiUnitedUniversity，Tangshan063009，China；2．BeijingGeneralResearchInstituteofMiningN~Metallurgy，Beijing100070，China)Abstract：Rockburstpr

3、oblemhasbeenatechnicalproblempuzzledthelarge—scaletunnelconstruction．ThisthesistakestheHeishilingtunnelinZhangjiakou——Shijiazhuangexpresswayastheengineeringback——ground，simulatedthesecondarystressdistributionaroundthetunnelrockusingfiniteelementsoftwareofGeotechnicalandTunnelanalysisSystem，whichse

4、ledtedtypicalcalculationsectionaccordingwiththeactu—alexcavationmethods，analyzedtherockburstscopeandintensitybasedonthetheoreticalofTaoZhenyucriterion．Theresultshaveaguidingroleintunnelsafetyconstruction．Keywords：tunne1；rockburst；criterion；numerica】simulation岩爆问题是目前世界性的地下工程难题之一，长度大，大部分洞段埋深较大，地应力场环

5、境和随着我国隧道建设逐渐向着“长、大、深、群”岩体结构条件复杂，隧道开挖引起局部应力集中，方向发展，隧道快速施工及由于围岩破坏所致灾可能产生岩爆灾害性问题。因此，开展黑石岭隧害的预测与治理，成为面临的最主要任务。但由道岩爆预测研究，对隧道安全施工有着重要的指于隧道工程的复杂性和不可预见性，现有的隧道导意义。围岩破坏机理相关研究尚不成熟，大多仅仅停留1岩爆预测理论依据在对应力状态和破坏判据的研究上，缺乏对深埋近几十年来，国内外学者在各个方面对岩爆隧道围岩破坏过程的相关研究。因此，加强对岩形成的机理进行了研究分析，并提出了很多岩爆爆的发生机理、预测及防治的研究，不仅对地质的判据_4]，如强度理

6、论、刚度理论、能量理论、灾害学术发展起到推动作用，而且具有较高的社断裂损伤力学理论、突变理论、失稳理论、扩容会经济效益l】1]。理论等。常用的理论及判据有：强度理论观点及黑石岭隧道地处张家口蔚县、保定涞源县的判据、能量理论及判据、岩性判据、临界深度判交界处，隧道分左、右线，左线长3720m，右线长据。本文以陶振宇判据为理论依据，采用GTS有3870m，是河北省在建张石高速公路第二长隧道，限元软件模拟洞周围岩二次应力分布情况，对黑也是张石高速二期工程的控制性工程。由于隧道石岭隧道岩爆进行预测研究。陶振宇判据是以岩石单轴抗压强度(R)与收稿日期：2010—09—21岩石最大主应力(d)比值为准

7、则的，当R／d基金项目：唐山市科学技术研究与发展指导计划项目(10130204C)>14．5时，为无岩爆发生；R／d一14．5～5．5作者简介：卢宏建(1980一)，男，博士研究生，从事隧道公路及矿山等岩土工程理论研究。时，为低岩爆活动；R／一5．5～2．5时，为中等第3期卢宏建，等：黑石岭公路隧道岩爆预测研究103岩爆活动；R。／<2．5时，为高岩爆活动。计算中，采用了不同的释放系数来加以模拟，并2岩爆预测方案据此来分