大相岭隧道超前地质预报研究,土木论文

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大相岭隧道超前地质预报研究

发布时间：2009-11-25 点击次数：次

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       塌方是隧道施工过程中最为常见的典型灾害之一，按其成因可分为块体塌方西南交通大学硕士研究生学位论文和软岩塌方。块体塌方的预测预报需要借助块体理论加以解决，通过找出岩体工程各开挖部位的所有可动块体后，判别各可动块体的运动形式，硕士研究生毕业计算各可动块体的支护力，从而找出岩体工程各开挖部位对工程稳定性构成威胁的关键块体。目前应用较广泛的是由石根华提出的块体理论和赤平极射投影作图方法，从而标志着块体理论作为岩体工程分析的一种方法已得到公认。根据其理论及其编制的相应计算程序，地址工程硕士论文不但可以预测出块体的几何形状、出露的部位、体积大小等，还可计算出各块体的稳定性。在预测预报中，通过对某一洞段的结构面统计从而确定出优势结构面，根据优势结构面对该段的块体塌方作出宏观和长距离意义上的预测预报;根据现场观察到的具体的一些节理，可以对块体塌方作出短距意义上的预测预报。林德璋(.1987)提出了另一种块体分析方法，该方法在确定块体的集合参数时采用代数拓扑学同调论的方法，考虑了块体的倾倒旋转，采用树状结构确定第一块脱落后的后续运动的块体。软岩塌方，则往往与软弱围岩及断层破碎带相关，其发生的内因是围岩软弱破碎、强度低、自稳能力差，外因则是施工不当、支护不力、对围岩爱护不够等。总体上，硕士研究生可以通过地质分析、工程类比、监控量测等方法或综合各种方法来预测预报隧道施工中的软岩塌方。

       随着石根华和Goodman块体理论的发展，硕士研究生许多人根据计算机技术，把三位网络技术和块体理论相结合，来对隧道围岩及掌子面进行预测预报，达到了良好的效果，为超前预报工作提供了极大的方便。

       突水突泥属于隧道施工中遇到的流体类地质灾害类型之一，最早的硕士研究生突水预测是从定性开始的，通过查明隧道含水岩层中地下水的分布及赋存规律，分析隧道开挖区的水文地质及工程地质条件，依据钻探、物探、水化学及同位素分析、水文测定等手段，确定地下水的富集带或富集区，以及断裂构造带、裂隙密集带等可能的地下水涌水通道，并且用均衡法估计隧道涌水量的大小。随着技术水平和施工要求的提高，基于定性分析的隧道涌水量预测研究发展成为隧道涌水的定量评价和计算，主要体现在隧道涌水位置的确定和涌水量预测两方面。国外已有许多学者根据地下水动力学中以裘布依公式(1875)为代表的稳定流理论和以泰斯公式(1935)为代表的非稳定流理论，提出了许多隧道涌水量预测的经验量化公式，比较常见的有:日本的左藤邦明公式、落合敏朗公式;前苏联的科斯嘉可夫(A.H.Koc仪KoB)公式、吉林斯基(H.K.几pHHc二旬公式、福希默首次利用解析法解出了地下水流问题西南交通大学硕士研究生学位论文第6页的一系列解析解‘’7，，50年代后期，日本学者高桥彦治硕士毕业研究生(在修建北陆隧道中)，地质研究硕士论文首次提出了简便的涌水量计算方法。此后，许多学者在涌水的室内模拟和涌水量的计算方法方面进行了大量的研究工作。从60年代后期开始，日本学者伊腾洋、佐邦明等利用室内渗流槽对水下隧道的涌水量预测问题进行了模拟试验研究;80年代初，NoorishadNoorishad等对非连续节理岩体渗流与应力祸合进了分析，提出了以节理元为基础的有限元法;Killsall等研究了地下洞室开挖后围岩渗透系数的变化，提出了渗透系数与应力的关系;1985年，Bart。n对工程岩体地下水渗流场、应力场与温度场之间的祸合作用进行了初步的探讨性研究，但只是针对工程岩体的稳定性和冻土地区隧道涌水问题进行了个别应硕士研究生1986年oda运用渗透率张量和应力张量法，提出了岩体渗流场与应力场藕合分析的等效连续介质模型;1995年，美国 Heuer根据钻孔水压力试验结果，运用半经验方法预测隧道涌水量。

       目前，在我国隧道涌水方面所用的模型基本上可以分为:非确定性统计模型、
定性数学和随机数学模型三大类。主要研究是从90年代开始的，例如黄涛、杨立中提出了渗流与应力藕合环境下以及渗流场、应力场与温度场藕合环境下，裂隙围岩特长大埋深隧道涌水量预测计算的确定性数学模型。进入21世纪后，刘高等通过对岩溶山区深埋长大隧道涌突水条件及影响因素的分析，指出
各种破碎带(特别是断裂破碎带)更是隧道涌突水最常见的出现部位，其涌突具有突然性和水量大的特征;白明洲等探讨了岩溶形成条件综合判识、硕士毕业研究生水平探与探地雷达相结合而进行岩溶隧道突水突泥灾害超前预报的方法等。随着邓聚龙1982年灰色系统理论的创立，为突水突泥的预测提供了新的研究基础，在水文地质界内人把灰色系统理论在隧道涌水量预报方面的应用作了一些尝试，并且取得了令人满意的成，例如郑黎明根据灰色理论、数量理论和虚拟变量多元回归方法，提出了一套以隧道水文地质条件为变量，以水等级、涌水量为预测指标的随机性数学模型方法;李兴高刘维宁张的青等以大瑶山隧道涌水量的实测数为基础，应用随机过程的理论和方法，建立了毕业隧道渗涌水量的平稳序列预测模型，并将预测值与实测结果进行了对比;刘月一、李启彬运用模糊聚类方法预测秦岭特长隧道线涌水量，并提出了影响隧道涌水量的主要因素及其量化公式。

       无论采用何种预测模型、什么预测方法，围岩渗透特性都是涌水量、涌水水头压力计算中必须采用或考虑的关键性水文地质参数。在某种程度上可以说，硕士研究生毕业芦论文如果查明了围岩渗透性的空间分布，涌水预测的问题也就基本解决了。确定围西南交通大学硕士研究生学位论文岩渗透性参数最常见、最保守的方法是抽水或压水试验，但这些方法主要适合于埋深不大(如500m以内)的隧道。在世界各国已建成的近50座特长铁路(越岭)隧道中，绝大多数的最大埋深都超过了SO0m，最大的已接近3000m，在这类隧道的勘测设计中，完全依靠水文地质试验的方法来确定参数是困难的。
迄今为止，学术界对岩爆的定义还未形成统一的认识。概括起来，有以下两

       种观点:一种认为只要岩体破坏时有声响，产生片帮、爆裂剥落甚至弹射等现象，有新鲜破裂面即可称为岩爆;另一种观点则认为只有产生弹射、抛掷性破坏者才能称为岩爆。王兰生教授等从岩爆的力学机制出发，将岩爆定义为:硕士地下铜室内处在高地应力条件下的围岩，在开挖过程中，因开挖卸荷引起周边围岩产生应力分异，造成岩石内部破裂和弹性应变能突然释放引起的爆裂松脱、剥离、弹射乃至抛掷性破坏现象，统称为岩爆。

       目前岩爆预测法有许多种，可归为两大类:一类是理论法，它是基于岩爆机理模型的预测方法(也是目前常用的预测方一法)，主要有应力判据法、能量判据法、冲击倾向性判据法等，以及将多种岩爆影响因素综合考虑的综合评判法。另一类是实测法，它是借助一些必要的仪器，土木工程硕士论文对地下工程的现场或岩体直接进行监测或测试，来判别是否有发生岩爆的可能，研究生如微重力法、流变法、微震法(或声发射法)、光弹法、钻屑量法、电阻法和现场测定法等。单最常用的主要下几种方法:

       (1)利用某种特殊的地质现象定性地预测岩爆。钻孔岩芯饼裂现象;现场大剪试验或表面应力解除时，岩体四周被解除后，底部会自动断裂，甚至会被弹起，并伴有断裂声等;应力一应变曲线异常等。

       (2)呱判据法。国内外学者多将有限元计算的开挖断面切向应力和岩石单轴抗压强度之比值作为岩爆判据。

       (3)弹性应变能指数(Wet)判据法。波兰学者Kidybinski提出，岩石单轴抗压强度试验时将试件加载到 (0.7一。 .8)R、，然后再卸载到0.05R，卸载所释放的弹性应变能和耗损的弹性应变能之比值，定义为岩爆倾向性指数(Wet)，用于判定岩爆。

       (4)岩爆临界深度法。侯发亮教授认为，研究生硕士岩爆虽多发生在水平构造应力较大的地区，但如果洞室埋深较大，即使没有构造应力，由于上覆岩体重力效应，洞室围岩也可能发生岩爆。同时，他还推导出了仅考虑上覆岩体自重情况下岩西南交通大学硕士研究生学论文爆发生最小埋深，即岩爆临界深度的计算公式。

       (5)声发射现场监测预报法。根据李强和Langstaff的研究结论，无论是
室内试验成果，还是现场初步监测成果，都表明声发射信号急剧增加都超前石的变形破坏。据此，可将岩体声发射技术推广到岩爆监测预报中。该方法目前尚处于试验阶段。

       (6)电磁幅射监测预报法。该方法是依据完整岩煤体压缩变形破坏过程中，弹性范围内不产生电磁辐射，峰值强度附近时电磁辐射最强烈，硕士研究生毕业以后软化后又无电磁辐射这一原理，用特制的仪器，现场监测岩煤体变形过程中发出的电磁辐射“脉冲”信号，，通过数据处理和分析研究，来预报岩煤爆。目前该方法要应用在煤爆监测预报领域。

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