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《西南交通大学》 2009年
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泥巴山超长深埋隧道岩爆形成条件及危险性预测研究

周霜林  
【摘要】: 泥巴山隧道长度达10007m,埋深为1701m,地质环境极为复杂,位于深切割高中山区,相对高差达2100m,区域上位于川西“Y”字形构造带的东南侧,构造活动较为强烈,断层构造复杂,具有高地应力条件。隧道围岩坚硬而性脆,具有产生岩爆的特性。隧道开挖围岩应力重新分布,导致应力集中进一步增大。因此,隧道围岩具备产生岩爆的内外条件,岩爆是该隧道潜在的主要工程灾害之一。 对泥巴山隧址区区域地质环境条件、岩体结构及工程特性、隧址区地应力场、岩石物理力学特性、围岩应力特征进行了研究,在此基础上对围岩岩爆特征及危险性进行了预测,得到的结论如下: (1)隧址区断层在背斜东翼断层倾向以西倾为主,而在背斜西翼断层倾向则以东倾为主,反映了断层与褶皱在成因上具有密切的联系和区域构造格局的控制作用。隧址区受过至少四期不同方位的强度较大的地质构造作用,岩层褶皱变形和断裂发育,现代构造应力量值较大,符合岩爆产生的高地应力环境条件,利于岩爆发育。 (2)隧址区岩体较完整~极破碎,其岩体结构划分为块状结构、镶嵌碎裂结构、碎裂结构,散体状结构及松散结构,除破碎带岩石较软弱外,其余部位岩石均较坚硬,完整流纹岩的单轴抗压强度平均值达98.2MPa,其值随埋深增加有变大的趋势。说明泥巴山隧道围岩满足岩爆产生的岩性条件,但岩体结构会影响岩爆发生的烈度。 (3)数值计算表明:中间主应力接近垂直,最大和最小主应力接近水平,最大主应力方向为N50°~60°W,埋深较大的隧道段的最大主应力为20MPa~55MPa,中间主应力为10Mpa~35MPa,最小主应力为0~15MPa,属于高地应力环境,隧道开挖时引起的围岩应力集中会较大,因此,具备了会产生岩爆的应力条件,可能会发生岩爆。 (4)围岩应力理论计算结果并结合隧道围岩质量级别分布进行的岩爆预测分析结果显示,泥巴山隧道可能产生岩爆的洞段长度约占整个洞长的51%,其中弱岩爆洞段长度约占28%,中等程度岩爆的洞段长度约占5%,强烈岩爆的洞段长度约占18%。因断层的存在及岩体结构的差异可能产生岩爆洞段不连续,沿隧道呈带状分布。利用有限元分析预测分析了隧道完整围岩洞段的岩爆可能性,结果显示完整坚硬围岩均有可能产生岩爆,其中埋深较浅的隧道段可能产生弱岩爆或中等强度岩爆。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:U452.12

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