基于地应力测试的公路岩爆预测技术研究.pdfVIP

公路 2O13年 6月 第 6期 HIGHWAY Jun．2o13 NO．6 文章编号 ：0451—0712(2013)06—0256～06 中图分类号 ：U451．2 文献标识码 ：A 基于地应力测试的公路岩爆预测技术研究 司光晔，张 严 (中交_-2公局第四工程有 限公 司 洛 阳市 471013) 摘 要 ：地应力是 由于地质构造形成的岩体内部的应力，其分布异常经常造成隧道施工的岩爆危害 。利用常用 的水压致裂法 ，获取了某公路隧道最深处的地应力分布特征，最大水平主应力值 口一15．87MPa、最小水平主应力值 ah—l1．25MPa、自重应力值 aV_-13．50MPa。在此基础上 ，利用工程岩体分级标准判别法、Russenes判别法、 Turchaninov判别法、Hoek判别法等 4种岩爆判别法对其进行了定性或定量评价 。各方法均认为该隧道不存在产生 岩爆 的可能 ，该地应力条件下隧道施工是安全的。该方法体系可供类似隧道的岩爆评价作为参考 。 关键词 ：公路 ；地应力 ；水压致裂法 ；岩爆 岩体 内部未受扰动的应力 ，称之为地应力 (Insi— 深部岩体 (距地表 1000rn以上)的应力状态，比较 tustress或Geostress)。它是岩体的一种固有力学 接近海姆假说_l 。 状态，是岩体区别于其他 固体 的最基本特征 。其主 岩爆一般是坚硬岩石在高地应力状态下应力突 要 由5个部分组成 ，即岩体 自重、地质构造、地形、剥 然释放所发生的脆性破裂现象 ，所 以基于地应力评 蚀作用和封 闭应力。 估或预测岩爆是可能的。目前有关岩爆的研究方法 地应力的概念最早 由瑞士地质学家海姆 (1905 主要有强度理论 、刚度理论 、能量理论 、失稳理论等 。 年～1912年)提 出，认为 ：岩体 中有应力存在，并处 本文 以某高速公路隧道工程为研究对象，在对 于近似静水压力状态。应力的大小等于上覆岩体 的 其地应力进行测试的基础上，利用地应力测试结果 自重 ，即yH (y为岩体 的重度 ，H 为研究点的深 评价隧道围岩发生岩爆的可能性 。 度)。金尼克 (1926年)又根据弹性理论分析 ，假定 岩体是均匀 、连续 的弹性介质 ，提出岩体的垂向应力 1 地应力测试方法简介 国际岩石力学学会测试方法委员会 1987年颁布 为 )，H，水平应力为 7H ( 为岩石 的泊松 比， 了“测定岩石应力 的建议方法”，包括 USBM 型钻孑L L 为侧压系数)。按照金尼克 的理论 ，海姆假说 孔径变形计的钻孔孔径变形测量法 、CSIR(CSIRo) i 型钻孔三轴应变计的钻孔孑L壁应变测量‘法 、水压致 只是金尼克假说在 一0．5时的一个特例 。 裂法和岩体表面应力 的应力恢复测量法 [4]。 随着地应力现场实测资料 的积累，表明在浅层 与其他 3种测量方法相 比，水压致裂法具有 以 的地应力并不符合海姆和金尼克假说 。瑞典哈斯特 下优点 ： 于 1952年～1953年应用压磁式应力计在斯堪的纳 (1)测量深度深，不受深度限制 ； 维亚半岛的4个矿 区进行 了地应力试验。结果表 (2)资料整理时不需要岩石弹性参数参与计算 ， 明，实测的水平应力普遍 比铅