深埋特长公路隧道施工过程中岩爆预测理论方法探讨.pdfVIP

．．30．西部公路隧道技术2006 深埋特长公路隧道施工过程中 岩爆预测理论方法的探讨 何川 汪波 肖中平吴德兴 西南交通大学地下工程系成都 610031 K98 【摘要】 文章以在建的苍岭隧道为研究对象，主要对隧道在施工前后的K97+500 +060段进行了理论上的岩爆预测研究。施工前，采用有限元分析手段模拟隧 道的实际开挖方式，考虑开挖后洞周应力的最不利状态对该段岩爆状况进行首 次岩爆理论预测；施工中，在对隧道开挖段已产生的岩爆规模不断拟台研究的 基础上，获得更加符合现场实际的地应力场资料后，再次对掌子面前方未开挖 段的岩爆状况进行了更加准确的二次岩爆预测预报。 【关键词】 隧道数值分析理论预测岩爆 1引言 众多的地下工程中，深埋长隧道以其埋藏深、延伸长、工程地质问题较多，而成为建设 中的控制性工程，因其多穿越巨大山岭，交通条件较差、岩石露头较少，而成为地下洞室中 最为隐蔽、最难以评价和预测预报的工程地质问题。而岩爆作为深埋长大隧道的重大工程地 质问题之一，也越来越受到人们关注。目前对于岩爆的研究理论较多，但基于岩爆理论及岩 爆破坏机制而提出的各种理论预测方法，在工程应用中尚存在困难，而在施工过程中，对岩 爆又常要求一些具体的、切实可行的预测预报方法、指标和岩爆的防治对策…。因此，本文 针对在建中的苍岭隧道施工过程中岩爆预测问题进行探讨，并用以指导施工。 苍岭隧道位于浙江省台缙高速公路上，最高海拔1076m，地形自然坡度45～60。，局部 山体陡峭，植被发育。设计为分离式单向双车道，双线全长15141m。其中，左洞7536m， 605 K102+365。 m，起止点桩号为K94+760 起止点桩号为K94+760～K102+296；右洞7 两洞轴线间距42m，隧道净宽9，75m，净高5．0m。穿越主要以熔结凝灰岩为主的Ⅳ类、V 类围岩和4条断层破碎带。隧道按新奥法设计和施工，开挖方式采用全断面开挖，两头掘进 方式，开挖过程中见轻微～中等岩爆发生。为了充分保证施工的安全性，对苍岭隧道施工过 程中进行岩爆预测研究将具有重大的指导意义。 2苍岭隧道施工中岩爆理论预测的研究 目前，岩爆的理论预测主要是利用已建立的各种判据或指标结合有限元分析，模拟隧道开 2006年口川省公路学会隧道学术交流会论文选集．3I 挖后洞周的应力分布，结合隧道内的岩性指标，在未开挖前对隧道内的岩爆状况进行的分析预测； 或对地下工程中的岩石取样进行室内试验分析而预测岩爆，如应力判据法、脆性指标法等闭。本 文对苍岭隧道的理论分析是分成施工前及施工中两种情况，并结合现场实测数据，力求准确的预 测预报前方未开挖段的岩爆状况，现以进口段14：97+500～K98-b060为例进行具体分析。 2．1 研究段施工前岩爆理论分析预测 ” 2．1．1研究区应力场及岩性特征 。 高地应力是产生岩爆的重要原因之一，本隧道受区域构造影响较小，依据现场水压致裂 法地应力宴测资料：隧道区内最大水平主应力达22．28MPa，方向N600W左右，对隧道区内 应力场反分析后表明：隧道区内以构造应力场为主”l，各区段分布各不相同，其中K97+500～ K98-t-060段区间应力场如表1所示。 裹1研究区段构造应力场 l 公路里程 ^(MPa) av(MPa) l K97+500～K98+06013．5～15．0 10．7～14．O 本隧道岩性单一，主要为熔结凝灰岩，受构造运动影响轻