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《成都理工大学》 2011年
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大巴山隧道岩爆及大变形的综合集成预测研究

吴逸  
【摘要】:岩爆及大变形是在高地应力下的地下工程常见地质灾害,岩爆是一种突发性的岩石崩裂弹射现象,其突发性和承载的动力特性对地下施工人员造成了巨大安全隐患;而大变形灾害不仅延误工期,而且还能造成工程费用的急剧增加。所以对岩爆及大变形选取相应的预测方法并作出正确的判断是确保采取相应的预防和处治措施以保证施工进度及施工人员安全的重中之重。而现有的预测方法都是基于某一单因素指标的预测,这实际是对岩爆及及大变形的认识不全面,自然预测的结果与实际情况相去甚远。故对岩爆及大变形的综合集成预测研究对地下工程灾害的预测具有重要意义。 本文在综合以往学者的研究成果和收集相关数据的基础上,对岩爆的影响因素做了综合的分析研究,并运用定性与定量相结合的方法对现有的岩爆综合集成预测指标的选取做了相应的修正。建立了相应的集对分析法和功效系数法对国内若干发生过岩爆的地下工程进行反演预测。选取隧道典型里程段的岩样,进行相应的多指标物理力学测试,并对隧道的岩爆进行了综合集成预测;对大变形的预测采用按地质情况判断大变形将发生的类型,然后按照不同大变形类型选取不同的预测指标和权重,并对此方法的预测指标选择及权重进行研究,最后通过模糊层次分析法及功效系数法对大变形进行了综合集成预测。主要获得了以下研究成果: 1.影响岩爆发生的常见因素为:地应力、岩性、埋深、岩体结构、地下水、地质构造、施工工艺等。但对于岩爆的发生及烈度影响最大的指标主要还是岩石力学特性、地应力特性及围岩结构特性三个方面。 2.岩爆的应力判据中强度应力比(c 1 R s)只考虑了地应力中最大主应力,而岩爆的发生主要是受应力差的影响,故作为岩爆的应力判据选择应力强度比(q MAX c s s)比较合理。在岩爆的力学特性指标方面:通过试验可见常见的岩石脆性系数(c t s s)和岩爆倾向性指数ET W两者具有相关性且相关系数达到90%左右,故选择反映岩石的储能性的指标ET W更为合理。 3.作为综合集成预测方法来说集对分析法和功效系数法运用于岩爆及大变形的预测,精度都比较高,故两种方法都比较可行;但两种方法各有优缺点:功效系数法考虑了评价指标的权重在岩爆及大变形预测中的作用及分配,预测方法更为合理,集对分析法在综合集成几个单因素评价指标的时候,未曾考虑每个指标的权重,思路虽更为简单,但准确率也较功效系数法要低。 4.通过对大巴山隧道的地质调研发现部分段落处在深埋地段,具有较高地应力,岩性有较完整的微风化硅质白云岩等坚硬岩组。综合各方面地质条件,采用功效系数法及集对分析法预测到大巴山隧道具有岩爆倾向,其中中等岩爆长度占隧道总长度的11%,轻微岩爆长度占隧道总长度的19%,通过部分现场实际情况反馈,预测结果与实际情况较吻合。 5.针对不同的大变形类型建立了不同的评价体系,并对每一种大变形类型的指标及权重做了分析总结。并通过建立模糊层次分析法及功效系数法对大巴山大变形进行综合预测,得出大巴山隧道具有大变形倾向,其中中等大变形长度占隧道总长度的11%,轻微大变形长度占隧道总长度的12%,部分现场实际情况反馈,预测结果与实际情况较吻合。
【学位授予单位】:成都理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U452.11

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