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高应力隧洞岩爆倾向性预测与预防措施研究

池佐华  
【摘要】:在深埋地下工程中,由于高地应力和复杂的地质条件,因而隧道和洞室开挖都会发生岩爆的现象,破坏设备,影响施工进度,甚至威胁施工人员安全。本论文结合某隧道的实际情况,以此为主要的工程背景,展开对工程中的岩爆倾向性预测和防治措施研究。(1)本章根据某隧道的实际地质情况,对全线十种状态数值模拟研究。采用FLAC3D有限差分软件,模拟了不同围岩等级和埋深条件下隧道应力变化,依选取Russense判据评价了某隧道全线的岩爆倾向性,得到结论:某隧道全线岩爆现象发生的区域。在各状态下主压应力洞周切向应力的最大值位置大体一致。这些峰值分布的位置,主要以起拱处偏上部位及隧道拱顶处为主。(2)模拟了岩石性质参数中弹性模量、黏聚力和内摩擦角对岩爆倾向性的敏感性,基于状态九,得到结论:随着弹性模量不断的增大,而是先增大然后减小的过程;随着黏聚力不断的增大,岩爆是先增大后减小不断反复循环的过程;随着内摩擦角在35°~45°之间,岩爆倾向性指标以非常小的程度在不断的增加,在50°达到峰值之后,开始不断减小的过程。(3)利用正交模拟实验,对岩石性质参数中弹性模量、黏聚力和内摩擦角对岩爆倾向性的权重变化进行了分析,得到结论:因素C(内摩擦角)在水平3对岩爆倾向性指标的影响最大,尤其是从水平2到水平4,岩爆倾向性指标增加显著;而因素A(弹性模量)对岩爆倾向性指标的影响程度次之,因素B(黏聚力)增大变化对岩爆倾向性指标的影响最小。(4)根据隧道的实际情况,结合预测和岩石性质参数的分析,在可能发生强岩爆区和可能发生中等岩爆区提出具体的防治手段来确保隧道安全施工。


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