泥巴山深埋特長公路隧道重大巖體工程問題研究.pdf

1、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”。采用現場測繪、室內外試驗、理論分析與數值模擬等方法，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)現有基礎地質資料、勘探測試資料和現場詳細調繪，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

2、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

3、20MPa左右，一般在70～100MPa；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0～300m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

4、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為N55°W,與隧道軸線整體方向N47°E近垂直。
　　 (4)根據現場測試結果，采用數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、。
　　 (5)以現場實測地應力及室內巖石試驗為基礎，根據傳統(tǒng)能量理論及提出的巖爆潛指數法、改進的強度理論觀點，采用理論方法及數值模擬方法，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、>　　 (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Ⅲ級圍巖標準，當隧道邊壁的相對變形量Db≥0.013時，定義為大變形。利用巖體力學理論和數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