基于应力场反演和弹性应变能积聚的岩爆预测

• 作者: 轩俊杰 严松宏
• 来源期刊: 铁道工程学报
• 学科: 交通运输
• 关键词: 高地应力 反演分析 应变能积聚 岩爆预测
• 年，卷（期）: 2021,（11）
• 所属期刊栏目: 隧道工程|Tunnel Engineering
• 页码范围: 79-85
• 页数: 7页
• 分类号: U451
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1006-2106.2021.11.013

摘要

研究目的:诸多高地应力、大埋深隧道存在岩爆的工程风险,前人对其研究主要集中在岩爆的发生机理、破坏机制、等级划分及防控措施等方面,而从地应力场反演并结合能量积聚理论的角度出发进行的研究则很少.本文结合拉林铁路贡多顶隧道工程实践,在分析区域地质构造和地应力测试成果的基础上,采用数值模拟手段,对区域的地应力场进行反演,获得地应力分布特征,选取典型开挖断面进行平面应变分析,获取围岩开挖后的二次应力特征,获得由开挖扰动引起的弹性应变能积聚特性,并采用基于应变能的岩爆判据预测该隧道的岩爆风险等级,对类似工程具有一定借鉴意义.研究结论:(1)川藏铁路贡多顶隧道深部地应力场以水平构造应力为主,总体上为σH＞ σv＞σh,三个主应力大小随埋深呈近似线性增长关系,侧压力系数λ随埋深的增加呈先上升后下降并逐渐接近于1的趋势;(2)采用基于弹性应变能密度理论的能量释放率的岩爆判据预测该隧道的岩爆风险等级,研究表明随着埋深和扰动范围的增加,导致开挖后的应变能急剧增加,所引起岩爆的等级也随之上升;(3)基于弹性应变能PES的岩爆等级分级标准,对该隧道开挖过程中的岩爆等级进行了预测,结果与勘察设计中预测的岩爆风险结果基本一致,可为类似隧道工程建设提供参考和借鉴.