岩爆与大变形专题ppt课件.ppt

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1、主题报告高地应力条件下的岩爆及大变形岩爆及大变形一、概述西康线—秦岭隧道地处高海拔的高地应力区域，是我国目前在建的铁路隧道中最长大的隧道之一，全长为18.4公里，且最大埋深达到1600m；环境条件恶劣，地质条件十分复杂，施工难度大，工期紧迫，是施工风险较大的隧道工程之一。秦岭隧道的施工风险主要表现在具有显著的高地应力（或极高地应力水平），以及地质条件的变异上。因此，很好地掌握在高地应力条件作用下，地质的变化是异常重要的。一、概述大量的国内外地下工程实例表明，在满足高或极高地应力水平条件下，在特殊不良地质区段修建隧道时，施工中将会遇到硬岩中的岩爆，以及软岩中的大

2、变形破坏等工程灾害。因此在工程技术上有许多难点问题需要解决。事实上近几十年来,随着矿山开采,隧道工程,水利水电,军工建设等地下工程的大型化发展，因岩爆和大变形造成的围岩稳定性破坏，已经客观的构成了高地应力区两大最严重的地下工程灾害,这种工程上的客观要求是本项科题研究的主导因素。一、概述本文以秦岭长大隧道为依托工程，围绕秦岭隧道高地应力区围岩稳定性进行研究。主要包括以下几方面的内容：1、秦岭隧道初始地应力场和高地应力地段的判定，2、岩爆问题：通过对国内外隧道工程施工中所发生典型岩爆实例的统计、分析与归纳，阐明岩爆发生的基本条件；一、概述3、工程应用：将本文提出的

3、岩爆发生判据应用于秦岭隧道II线出口段发生岩爆的地质区段，进行工程验证，结果很好。4、岩爆治理：归纳岩爆的类型、性质和特点，提出合理有效的工程理技术措施。5、大变形问题：结合工程实例进行分析，阐明大变形现象的特征，提出大变形的分级和预测方法，以及治理大变形的工程措施。二、秦岭隧道初始地应力场和高地应力地段的判定一般说，岩爆和大变形的发生都与地应力场的演变有关。因此,在说明岩爆和大变形工程现象之前，首先，应对秦岭隧道的地应力场的基本变化情况给以说明。（一）、秦岭隧道初始地应力场分析秦岭隧道初始地应力场在没有实地测试数据的情况下，最可靠的方法是采用对既有工程的实测

4、数据进行统计分析，而后根据统计分析式进行判定的方法。我们根据276个国内外地下工程的地应力场的实测数据进行统计分析，获得以下结果。二、秦岭隧道初始地应力场和高地应力地段的判定垂直应力σv=1.88+0.0244H(r=0.965)平均水平应力σhavg=10.276+0.0182H(r=0.7812)最大水平应力σhmax=13.763+0.0211H(r=0.7839)最小水平应力σhmin=6.464+0.0146H(r=0.8206)平均水平应力与垂直应力之比在下式范围之内：150/H+0.50C1000/H+0.80二、秦岭隧道初始地应力场和高地应

5、力地段的判定式中，H——埋藏深度(m)σv——垂直应力(MPa)σhavg——平均水平应力(MPa)σhmax——最大水平应力(MPa)σhmin——最小水平应力(MPa)C=σhavg/σv——侧压力系数根据上述公式决定的地应力场，沿隧道纵向分布如图1所示。二、秦岭隧道初始地应力场和高地应力地段的判定二、秦岭隧道初始地应力场和高地应力地段的判定（二）、秦岭隧道高地应力场判定1、高地应力判据为了确定出秦岭隧道沿纵向分布的高地应力或极高地应力地段，本文采用了国标《工程岩体分级标准》(GB50218-94)所建议的划分标准，进行分类。其判据表达式为：极高地应力：R

6、c/σmax<4高地应力：7>Rc/σmax>4式中，Rc为岩石的抗压强度，而σmax为最大地应力值。显然，Rc/σmax的值越小，说明地应力水平越高。区分高或极高地应力水平的界限是：Rc/σmax=4。（二）、秦岭隧道高地应力场判定2、岩石抗压强度指标Rc的确定1）勘测阶段Rc确定方法：在隧道通过的轴线部位共完成60m~607m不同深度的钻孔10个，并在孔中取岩样共51组进行岩石的常规物理力学及岩石纵波速度的测试。然后进行了归纳和统计，在此基础上，分（4个）区段提出隧道穿越，主要岩样（三种）的物理力学指标(详见表1)。结果：第一段岩石干抗压强度范围值是122

7、.1~137Mpa，平均值分别为107.6MPa。第二段岩石干抗压强度范围值是122.1~162.46Mpa，平均值为147.1Mpa。第四段岩石干抗压强度范围值是117~192.2MPa，平均值为162.3Mpa。第三段的混合片麻岩干抗压强度范围值是105.3~325.0Mpa，平均值为195.0Mpa。（二）、秦岭隧道高地应力场判定2）施工阶段Rc确定平导施工综合地质测试阶段在平导内取岩样37组，其中第一段混合片麻岩8组，第二段混合花岗岩4组，第三段混合片麻岩17组，第四段含绿色矿物混合花岗岩3组。蚀变闪长岩2组，碎裂岩3组。获得结果：第一段混合片麻岩干抗

8、压强度波动范围值是99.8～148.3