【博士】泥巴山深埋特長公路隧道重大巖體工程問題研究【2009】

內容簡介

　　學科專業(yè)：巖土工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：西南交通大學　　學位年度： 2009年　　本論文結合交通部西部交通建設科技項目“大相嶺泥巴山深埋特長隧道關鍵技術研究”。采用現(xiàn)場測繪、室內外試驗、理論分析與數(shù)值模擬等方法，對四川雅安～瀘沽高速公路的控制性工程——大相嶺泥巴山深埋特長隧道的重大巖體工程問題進行了深入研究，主要的研究內容及在導師和課題組的提示和啟發(fā)下獲得的成果如下：　　(1)通過收集分析泥巴山地區(qū)現(xiàn)有基礎地質資料、勘探測試資料和現(xiàn)場詳細調繪，弄清了隧址區(qū)的工程地質環(huán)境，結果表明：隧道所穿過的大相嶺背斜并非為倒轉的背斜，而是一似“箱”形構造模式；隧址區(qū)地質環(huán)境條件極為復雜，巖性種類多，空間分布多變，現(xiàn)代構造應力量值較大，不同規(guī)模與期次的褶皺構造和斷裂構造發(fā)育并疊加改造。因構造影響，巖體破碎及結構復雜?！　?2)利用單軸壓縮試驗、單軸拉伸試驗、常規(guī)三軸壓縮試驗以及卸圍壓試驗對隧址區(qū)主要巖石進行了巖石力學試驗，結果表明：完整巖石強度較高，單軸抗壓強度最高達250MPa，巖石強度明顯受微裂隙影響，微裂隙發(fā)育的巖石單軸抗壓強度最低為20MPa左右，一般在70～IOOMPa；巖石單軸抗壓強度有隨埋深而增加的趨勢；巖石三軸壓縮變形及強度受加載路徑的明顯影響。　　(3)采用現(xiàn)場鉆孔水壓致裂測試法、室內Kaiser效應測試法和震源機制解對泥巴山隧址區(qū)初始地應力進行了測試及分析，結果表明：地應力值隨深度呈近似線性增加，隧道高程附近最大主應力量值40-45MPa；整體趨勢為埋深約O-300m段垂直向地應力小于兩個水平向地應力，約300～850m段垂直地應力介于兩個水平向主應力之間，大于850m時，垂直應力大于兩個水平向主應力，其中最大水平主應力總體方向與隧道軸線整體方向近垂直。　　(4)根據(jù)現(xiàn)場測試結果，采用數(shù)值模擬反演分析得到：隧址區(qū)地應力場受地形的明顯影響，隧道進、出口應力較小，埋深較大的中段地應力水平較高，其中最大主應力多為30MPa-45MPa，中間主應力多為20MPa～30MPa，最小主應力為10-20MPa，斷層帶對局部地應力場大小及方向有顯著影響?！　?5)以現(xiàn)場實測地應力及室內巖石試驗為基礎，根據(jù)傳統(tǒng)能量理論及提出的巖爆潛指數(shù)法、改進的強度理論觀點，采用理論方法及數(shù)值模擬方法，對隧道圍巖巖爆危險性進行了定性及定量的預測分析。結果表明，泥巴山隧道圍巖存在巖爆危險的洞段長度約占整個洞長的29％，其中弱巖爆危險洞段長度約占20％，中等程度巖爆危險的洞段長度約占7％，強烈?guī)r爆危險的洞段長度約占2％，因巖性分布及巖體結構的差異性，產生巖爆洞段不連續(xù)，沿隧道呈帶狀分布?！　?6)將交通隧道大變形界定為隧道變形非脆性破壞的變形量超出了規(guī)范規(guī)定的預留變形量，根據(jù)III級圍巖標準，當隧道邊壁的相對變形量D6≥0．013時，定義為大變形。利用巖體力學理論和數(shù)值模擬分別計算預測隧道典型斷面的相對變形量，結果表明，斷層帶及其附近圍巖可能產生嚴重的大變形，個別埋深及寬度大的斷層帶產生大變形程度為嚴重或極嚴重：斷層帶圍巖大變形受斷層帶寬度、斷層巖工程特性及結構特征和兩盤巖體工程性質影響：斷層帶寬度大于19m洞段，圍巖大變形較明顯?！　?

專題推薦