深埋裂隙硬岩隧道灾害控制及相关问题研究

摘要

随着国家经济建设的不断发展，尤其是西部大开发战略实施以来，我国西部地区经济发展越来越快，西部地区对基础设施建设的需求不断加大，对交通设施的建设更是首当其冲。我国西部山区丘陵颇多，随着交通设施建设的不断发展，深埋隧道屡见不鲜。由于受到大埋深或地壳构造应力的影响，长大深埋隧道往往穿越地质条件错综复杂的高地应力区域。
　　本文依托西南地区通车第一长公路隧道--雅西高速公路大相岭高地应力裂隙硬岩隧道，最大埋深达1648米，为我国在建埋深最大的隧道，岩爆施工风险很大。本文采用离散元数值模拟方法研究岩爆灾害的控制方法和预测方法，具有工程指导意义和科学理论价值。
　　主要研究成果如下：
　　(1)研究了不同地应力场、不同节理倾角对隧道洞周应力分布的影响，对深埋裂隙硬岩隧道岩爆发生可能性进行了预测；
　　(2)基于隧址区现场实测应力分布，研究大相岭深埋裂隙硬岩隧道支护结构受力特征，为支护结构合理参数设计提供依据；
　　(3)采用离散元计算软件(UDEC、3DEC)，研究深埋裂隙硬岩隧道洞身及掌子面前方围岩应力分布特征，提出岩爆灾害防治关键技术；
　　(4)研究洞周和掌子面应力释放孔对围岩应力场的应力解除效应以及对岩爆灾害的控制效果，并初步优化应力释放孔的打设方式，以降低岩爆发生等级；
　　(5)探讨了不同节理倾角和不同地质模型下裂隙岩体隧道渗流场规律，以及地下水渗流对节理岩体隧道围岩稳定性影响。