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深埋隧道岩爆预测及施工技术研究

深埋隧道岩爆预测及施工技术研究

作者：舒文军石家庄铁道大学

学位级别：硕士

论文依托大相岭泥巴山隧道工程,该隧道是典型的深埋长大隧道,高地应力、不良地质条件等是该工程所面临的主要问题。为解决施工中遇到的深埋特长隧道岩爆预测、现场地应力分析、岩爆防治及安全快速施工等问题,本论文基于现场测试和室内试... 详细信息

论文依托大相岭泥巴山隧道工程,该隧道是典型的深埋长大隧道,高地应力、不良地质条件等是该工程所面临的主要问题。为解决施工中遇到的深埋特长隧道岩爆预测、现场地应力分析、岩爆防治及安全快速施工等问题,本论文基于现场测试和室内试验,结合相应的理论分析与数值模拟进行综合分析。隧道岩爆一般发生在地应力较高、埋深较大、岩石完整程度高、岩性较脆的情况下,由于岩爆是由多种因素控制引起的,因此目前现有的岩爆预测理论还不能解决所有实际工程中所遇到的问题,本论文基于对依托工程现场的实际调研及监测,发现测试洞壁的二次应力是一种简单有效的岩爆预测方法。数值模拟方面,考虑了岩爆的时空效应,根据隧址区的实际地质情况,运用有限元软件FLAC建立了相应的模型,分析了所研究的不同情况下岩爆的发生规律和特征,为本工程不同区段岩爆预测提供了一定依据。并且运用孔径变形测试技术对本工程不同区段进行了地应力测试,为岩爆预测提供了地应力数据。最后通过对高地应力硬岩岩爆地段施工技术的研究,为防止岩爆对工程施工造成灾害,通过调研了我国对隧道岩爆防治的各种手段,并结合本工程实际情况,提出了针对不同岩爆烈度条件下隧道施工中采取的岩爆防治措施,为类似地质条件下岩爆隧道的安全施工提供了一定指导。

关键词：深埋隧道高地应力岩爆数值模拟现场测试

CSAMT结合高密度电阻率法在铁路深埋隧道勘探中的应用

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物探化探计算技术 2015年第3期37卷 313-318页

作者：张军中铁一院集团甘肃铁道综合工程勘察院有限公司兰州730000

在铁路深埋隧道工程地质勘察中,采用CSAMT法结合高密度电阻率法勘探组合。高密度电阻率法弥补了CSAMT法对浅部分层上的不足,同样CSAMT法又弥补了高密度电阻率法在勘探深度上的不足。当在接地良好、电磁干扰较小的地质环境条件下,两种方... 详细信息

在铁路深埋隧道工程地质勘察中,采用CSAMT法结合高密度电阻率法勘探组合。高密度电阻率法弥补了CSAMT法对浅部分层上的不足,同样CSAMT法又弥补了高密度电阻率法在勘探深度上的不足。当在接地良好、电磁干扰较小的地质环境条件下,两种方法都可以划分层面,用两种方法相互验证,得到的结果更接近实际情况。通过实例证明此种组合是一种行之有效的勘探方法。

关键词： CSAMT 高密度电阻率法二维反演深埋隧道

深埋隧道外水压力计算中几个问题的探讨(Ⅱ)

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水文地质工程地质 2003年第4期30卷 117-118页

作者：王建秀同济大学地下建筑与工程系上海200092

阅读有关深埋隧道外水压力的讨论后,进一步澄清了几个问题。

关键词：深埋隧道外水压力计算边界条件静水压力地下水水文地质

深埋隧道双护盾TBM掘进条件下喷锚支护技术研究

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深埋隧道双护盾TBM掘进条件下喷锚支护技术研究

作者：张贺强西南交通大学

学位级别：硕士

采用双护盾TBM掘进机进行隧道施工时,隧道掘进、管片衬砌安装、回填、灌浆等工序能在护盾和预制混凝土管片的防护下一次完成,开挖成型的围岩能得到很好的保护。但对于围岩较好的隧道段,采用全断面管片跟进安装衬砌显得较为浪费,而对受... 详细信息

采用双护盾TBM掘进机进行隧道施工时,隧道掘进、管片衬砌安装、回填、灌浆等工序能在护盾和预制混凝土管片的防护下一次完成,开挖成型的围岩能得到很好的保护。但对于围岩较好的隧道段,采用全断面管片跟进安装衬砌显得较为浪费,而对受力较复杂、水头较高的引水隧道,采用分块安装的管片衬砌对隧道整体稳定有所影响。为充分发挥双护盾TBM掘进机安全、高效的性能,合理地降低工程造价,积累TBM设计、选型和施工经验,选取较为连续且地应力相对较低、围岩完整的III级围岩地段,采用双护盾TBM进行喷锚支护显得尤为必要。本文以多雄拉隧道为工程依托,采用工程地质调查、理论分析、数值模拟、现场试验、工程应用等手段,对深埋隧道双护盾TBM施工喷锚支护技术展开了深入研究,得到了以下研究成果:(1)基于国内外TBM超前地质预报研究现状,结合多雄拉隧道区域地质背景及工程地质条件,确定了将RTP作为地下水主要预报手段,ISP、HSP作为超前地质预报相互应证手段,水平地质钻孔作为详细勘查手段的综合地质超前预报方法,为喷锚施工洞段选择提供合理依据。(2)基于双护盾TBM施工喷锚支护技术研究,在双护盾现有结构基础上,提出了一套实现双护盾TBM转喷锚施工的技术方案。(3)以多雄拉隧道为工程背景进行现场试验,确定了超前地质预报方法的准确性以及双护盾TBM施工喷锚支护技术的可行性。基于现场试验结果,提出了深埋隧道双护盾TBM掘进条件下喷锚支护技术的重难点及应对措施,为后续工法研究优化指明了方向。

关键词：深埋隧道双护盾TBM 工程地质特征超前地质预报喷锚支护

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深埋隧道围岩稳定性分析与支护研究

深埋隧道围岩稳定性分析与支护研究

作者：冯景伟西安科技大学

学位级别：硕士

深埋隧道开挖引起围岩应力释放与重分配,周围岩体与支护结构力学特性发生复杂变化,会造成围岩大变形和塑性破坏。开展深埋隧道围岩稳定性与力学特性研究,无论是对本学科的发展,还是对地下空间的有效合理开发、施工优化和确保工程顺利进... 详细信息

深埋隧道开挖引起围岩应力释放与重分配,周围岩体与支护结构力学特性发生复杂变化,会造成围岩大变形和塑性破坏。开展深埋隧道围岩稳定性与力学特性研究,无论是对本学科的发展,还是对地下空间的有效合理开发、施工优化和确保工程顺利进行,均有十分重要的意义。本文以沪蓉西高速公路夹活岩深埋隧道为依托工程,以现场量测资料为依据,结合FLAC3D有限差分软件数值模拟,对深埋隧道施工力学特性进行研究,并将实测数据与模拟结果对比分析,研究深埋隧道的围岩变形破坏机理。笔者阐述了有限差分法模拟地下工程施工过程的基本原理。对隧道开挖过程进行有限差分三维数值仿真模拟,得出:隧道掘进过程中锚杆受力曲线;隧道掌子面的两侧和掘进前方10-20m范围内出现压应力集中区,拱腰及拱脚出现剪应力集中区,在拱顶和底板以张拉性破坏为主,拱腰和拱脚以剪切破坏为主;拱顶下沉与周边位移随着掘进位移速度逐渐减小,当掘进至25m,围岩位移曲线逐渐趋于稳定;在深埋隧道中初期支护承担90%以上的围岩压力,二次衬砌作为安全储备;确定了深埋隧道不同断面的二次衬砌最佳支护时间。夹活岩隧道监测数据表明:在该深埋隧道设计支护条件下,拱顶下沉和周边位移量均在预留变形量之内,符合公路隧道设计规范要求。结合监控量测和数值模拟分析成果,得出夹活岩深埋隧道围岩变形破坏机理及变形特征,并分析该隧道发生拱顶冒落和边墙混凝土剥落的现象的主要原因及解决措施。深入探讨了深埋隧道围岩的变形破坏机制,为深埋隧道的理论研究、优化设计和施工提供了依据和实践经验。

关键词：深埋隧道围岩稳定性数值模拟

基于数字散斑技术的深埋隧道围岩岩爆倾向相似材料试验研究

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岩土力学 2011年第S1期32卷 141-148页

作者：陈智强张永兴周检英重庆大学土木工程学院重庆400030 重庆市地质矿产勘查开发局107地质队重庆401120

利用相似材料模拟方法,借助数字散斑观测技术,对深埋隧道围岩岩爆倾向进行试验研究。分析考虑材料强度、开挖速度和支护作用影响下的岩爆发生和破坏规律,寻求岩爆发生与深埋隧道变形破坏之间内在的联系。试验结果与现场实际发生岩爆强... 详细信息

利用相似材料模拟方法,借助数字散斑观测技术,对深埋隧道围岩岩爆倾向进行试验研究。分析考虑材料强度、开挖速度和支护作用影响下的岩爆发生和破坏规律,寻求岩爆发生与深埋隧道变形破坏之间内在的联系。试验结果与现场实际发生岩爆强度较高的岩石类型花岗岩、闪长岩等相比,破坏特征相似,且围岩强度越高,岩爆发生可能性越大;在高地应力状态和完整岩体中开挖速度对岩爆的发生影响较大;锚网支护对隧道围岩变形有一定的控制作用,也可一定程度上避免岩爆发生。支护试验结果与现场实际支护效果一致,随支护强度提高,隧道抵抗力增加,整体变形减小、稳定性提高。所得试验结论为深埋隧道的合理设计和安全开挖提供技术指导和理论依据,对革新深埋隧道开挖技术和支护技术具有重要的意义。

关键词：数字散斑深埋隧道岩爆相似材料试验

基于离散元法的爆破荷载作用下深埋隧道失稳破坏模拟研究

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灾害学 2019年第1期34卷 87-93页

作者：李秀茹郭恩栋张文静蒋越王祥建中国地震局工程力学研究所中国地震局地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 辽宁省地震局辽宁沈阳110034

为了研究爆破扰动对深部隧道工程的影响,借助颗粒流程序PFC,开展爆破荷载作用下深埋隧道失稳破坏的数值模拟,分析了不同埋深隧道围岩的损伤演化过程和相同埋深隧道围岩颗粒位移与应力随时间的变化规律。研究结果表明:在距离隧道一定高... 详细信息

为了研究爆破扰动对深部隧道工程的影响,借助颗粒流程序PFC,开展爆破荷载作用下深埋隧道失稳破坏的数值模拟,分析了不同埋深隧道围岩的损伤演化过程和相同埋深隧道围岩颗粒位移与应力随时间的变化规律。研究结果表明:在距离隧道一定高度的顶面施加爆破荷载,随着埋深的增加,围岩损伤程度越严重,损伤集中于隧道的两帮,并逐渐由隧道右侧向顶板发展;隧道的失稳破坏是由爆破荷载和地应力共同造成的,爆破荷载主要使隧道围岩产生裂隙,而在高地应力的持续作用下,可能引起岩块的剥离和弹射;隧道两帮的竖向压应力大于岩体抗压强度是隧道围岩破裂的主要机制。研究成果为深埋隧道支护技术和灾害预报研究提供了依据。

关键词：深埋隧道颗粒流爆破荷载损伤演化

青藏高原及邻区地应力对深埋隧道岩爆倾向性影响机制探讨

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工程地质学报 2023年第3期31卷 854-867页

作者：王惠卿谭成轩丰成君张鹏戚帮申肖锐铧刘艳辉陈春利方志伟苏永超梁宏坤王继明中国地质环境监测院北京100081 中国地质科学院地质力学研究所北京100081 自然资源部活动构造与地质安全重点实验室北京100081 自然资源部云南哀牢山地质灾害野外科学观测研究站新平653400 中国联合工程有限公司杭州310051

构造活跃区大量工程实例表明,地应力是影响深埋隧道稳定性的重要因素之一。应用三维应力场有限元数值模拟探讨了青藏高原及邻区最大水平主应力方向和隧道轴向夹角φ与侧压力系数K_(H)耦合变化对深埋隧道应变能分布及岩爆倾向的影响。对... 详细信息

构造活跃区大量工程实例表明,地应力是影响深埋隧道稳定性的重要因素之一。应用三维应力场有限元数值模拟探讨了青藏高原及邻区最大水平主应力方向和隧道轴向夹角φ与侧压力系数K_(H)耦合变化对深埋隧道应变能分布及岩爆倾向的影响。对不同地应力条件下深埋隧道围岩应变能密度分布特征进行了分析,并通过数值分析初步厘定最大水平主应力方向和隧道轴向夹角、侧压力系数与隧道不同关键位置应变能密度的多元回归方程。研究结果表明:最大水平主应力方向和隧道轴向夹角φ=45°左右时,隧道夹角变化对岩爆倾向性影响最大;最大水平主水平应力方向和隧道轴向垂直时,K_(H)变化对围岩应变能密度影响最显著;当最大水平主应力方向和隧道轴向平行时,K_(H)变化对围岩应变能密度影响最小。所厘定的多元回归方程已通过多条青藏高原及邻区典型深埋隧道验证,可用于快速评估夹角和侧压力系数对隧道稳定性的影响,高效服务隧道规划设计。

关键词：地应力应变能密度岩爆深埋隧道青藏高原

挤压和剪切构造环境下深埋隧道岩爆的对比研究

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地质学报 2011年第1期85卷 66-77页

作者：郭长宝张永双孙东生岳鹏熊探宇蔡海兵鲍召杰中国地质科学院地质力学研究所北京100081 建设综合勘察研究设计院有限公司北京100007 兖矿新陆建设发展有限公司山东邹城273500 福建省197地质大队福建泉州362011

地质构造是影响岩爆的一个重要因素,本文以大瑞铁路高黎贡山深埋隧道为例,在野外地质调查、实测地应力分析、室内岩石力学测试分析的基础上,采用ANSYS软件模拟了在现今构造地应力场中,在褶皱和走滑断层等不同构造部位的岩体中进行隧道... 详细信息

地质构造是影响岩爆的一个重要因素,本文以大瑞铁路高黎贡山深埋隧道为例,在野外地质调查、实测地应力分析、室内岩石力学测试分析的基础上,采用ANSYS软件模拟了在现今构造地应力场中,在褶皱和走滑断层等不同构造部位的岩体中进行隧道开挖所引起的应力重分布特征,对在复杂地质构造地区挤压和剪切构造环境下深埋隧道的岩爆特征进行了深入分析和研究,并就可能发生岩爆的部位和岩爆强度进行了预测。研究表明,岩爆发生强度与隧道所在地质构造体中的不同部位具有较大关系:当隧道位于背斜轴部和褶皱翼部且隧道轴线与褶皱轴线相平行时发生岩爆的可能性最大,而当隧道轴线与褶皱轴线相垂直时发生岩爆的可能性较小;与隧道轴线平行的走滑断层对隧道开挖后围岩应力重分布有较大影响,局部岩爆可能性较大。隧道规划建设宜选择在隧道轴线与褶皱轴线相垂直或远离断层方向等部位,有利于减弱岩爆对工程的影响。

关键词：构造应力场深埋隧道构造部位岩爆形成机理数值模拟