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《成都理工大学》 2002年
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邵怀高速公路雪峰山隧道岩爆与大变形预测研究

张志龙  
【摘要】: 邵怀高速公路雪峰山隧道是目前我国拟建埋深最大和最长的公路隧道之一,地质条件较为复杂,岩爆问题和大变形问题是该隧道的主要工程地质问题。本文紧密结合雪峰山隧道的工程实践,以岩爆问题和大变形问题的研究为主线,对这一世界性的地下工程难题做了较为全面的实例研究。本文的研究内容及获得的结论主要包括以下几个方面: (1)全面论述了研究区的工程地质环境条件。 (2)通过现场和室内测试,查明了工程区岩体的空间应力状态,获得了整个隧道工程岩体内地应力的空间发育分布规律的系统认识。研究表明,本区最大主应力α_1的(水平投影)方向为N50°—86°W,与水平面的夹角总体上介于25-45°之间。 (3)采用二维有限元数值模拟的方法,研究了研究区山体成坡的地质历史演化过程,获得了隧道通过部位岩体地应力场的发育分布规律:①在坡面附近,最大主应力α_1,的方向与坡面近于平行,而在远离坡面的山体内部,α_1,的方向总体上为水平方向。②岩体最人主应力的分布大致可分为应力平稳带和浅表生改造影响带。③在应力平稳带内断层带附近,存在应力分异现象;而在浅表生改造影响带内,尤其是地形有明显变化处,存在应力局部增高带。 (4)通过岩爆岩石力学试验研究,结合川藏公路二郎山隧道的研究成果,对岩爆形成的力学机制作了有益的探讨,初步建立了岩爆形成力学机制模式。 (5)在以上研究和三维有限元数值模拟的基础上,主要采用“地质综合分析预测”、“αθ/Rb判据预测”两种较为适用、有效的方法,对隧道的岩爆问题作了预测。预测结果表明,雪峰山隧道不会出现高烈度的岩爆,但某些地段可以出现Ⅰ级或Ⅱ级的岩爆。 (6)运用“地质综合分析预测”、“切应变预测”两种方法对雪峰山隧道的大变形问题进行了预测,预测结果表明,雪峰山隧道不会出现大变形问题。
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