南水北调西线工程深埋隧洞岩爆分析及预测.pdfVIP

第３７卷第１２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 人　 民　 黄　 河　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．１２ 　 　 ２０１５年１２月　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ＹＥＬＬＯＷ　 ＲＩＶＥＲ　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｄｅｃ． ，２０１５　 　 【工程勘测设计】 南水北调西线工程深埋隧洞岩爆分析及预测 １ ２ ３ 赵延喜 ，刘中宪 ，尼 珂　 （ 南京工程学院建筑工程学院，江苏 南京 ； 天津城建大学土木工程学院，天津 ； １． ２１１１６７ ２． ３００３８４ ３． 中水珠江规划勘测设计有限公司，广东广州５１０６１０） 摘　 要：岩爆是一种典型的地质灾害，如何对岩爆进行预测已成为地下工程领域研究的热点和难点问题。为评价南水北 调西线工程深埋隧洞岩爆发生的可能性，提出采用岩性分析、地应力实测及有限元分析相结合的方法进行岩爆预测。在 研究中，从工程地质的角度，基于隧道围岩岩性分析、现场地应力实测及地应力场的反演分析，对隧道开挖后应力场进行 了有限元数值模拟，综合分析了西线工程隧道初始地应力场沿轴线分布规律以及隧道开挖后不同埋深处岩爆发生的等 级。结果表明，该工程岩爆等级大部分为中等岩爆。 关　 键　 词：岩爆；深埋隧洞；地应力；隧洞开挖 中图分类号： 文献标志码： ： ＴＵ４５２　 　 　 Ａ　 　 　 ｄｏｉ １０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１３７９．２０１５．１２．０２４ 　 　 岩爆是一种典型的地质灾害。一般认为，在高地 板岩，呈韵律互层，多为陡角岩层，其中沙岩和板岩一 － 应力作用下围岩开挖卸荷导致岩体发生脆性破坏，这 般属中等坚硬 坚硬岩体，部分炭质板岩强度很低。 一过程中弹性应变能突然释放且出现岩石爆裂、剥落 深埋长隧洞作为南水北调西线工程的主要部分，分为 段：达曲—泥曲， ；泥曲—杜柯河， ；杜 及弹射等现象称为岩爆。岩爆对施工人员、设备的影 ５ １３．６ ｋｍ ７３ ｋｍ 柯河—玛柯河， ；玛柯河—阿珂河， ；阿 响巨大，严重威胁工程安全，如何对岩爆进行预测已成 ３６．２ ｋｍ １５．５ ｋｍ ［１－６］ ５０．４ ｋｍ ７３ ｋｍ 为地下工程领域研究的热点和难点问题 。对于岩 珂河—黄河， 。最长洞段为 ，隧洞直径 爆预测，近几十年来研究人员提出了大量的理论或方 １２ ｍ，最大埋深１ １５０ ｍ，采用全断面隧道掘进机一次 法，归纳起来主要分为两种：一是从机理上进行预测， 开挖，隧洞开挖过程中，高地应力问题将给工程带来极 如断裂理论、强度失稳理论、能量理论及突变理论等； 大风险。 二是通过数学方法进行预测，如数值分析方法、模糊综 ２　 岩爆的影响因素分析 合评判理论、ＢＰ 神经网络、粒子群方法、区间理论 ７－１３ 等［ ］。然而目前的岩爆预测方法并不能得到业界 岩爆是围岩的岩体强度、岩层产状、围岩应力状