韓國(guó)背后嶺隧道水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)量與圍巖穩(wěn)定研究.pdf

1、為了對(duì)地下洞室進(jìn)行科學(xué)合理的開(kāi)挖設(shè)計(jì)和施工，就必須對(duì)影響工程穩(wěn)定性的各種因素進(jìn)行充分的調(diào)查。在諸多的影響巖體開(kāi)挖工程穩(wěn)定性的因素中，地應(yīng)力狀態(tài)是最重要最根本的因素之一。一切與圍巖有關(guān)的工作，如隧道的布置、隧道支護(hù)設(shè)計(jì)，錨桿支護(hù)襯砌設(shè)計(jì)，是確定工程巖體力學(xué)屬性，進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性分析，實(shí)現(xiàn)巖石工程開(kāi)挖設(shè)計(jì)和決策科學(xué)化的必要前提條件。對(duì)隧道設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，只有掌握了具體工程區(qū)域的地應(yīng)力條件，才能合理確定隧道的總體布置，確定其最佳斷面形狀、斷面尺寸、開(kāi)

2、挖步驟、支護(hù)形式、支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)等，從而保證圍巖穩(wěn)定性。所以，研究巖體的初始地應(yīng)力，測(cè)量巖體的初始應(yīng)力值狀態(tài)，其目的不單純?cè)谟诔跏嫉貞?yīng)力自身理論的發(fā)展和測(cè)試技術(shù)的改進(jìn)，還在于如何把初始地應(yīng)力實(shí)測(cè)值轉(zhuǎn)化為地面和地下工程設(shè)計(jì)荷載，即初始地應(yīng)力與地面和地下工程關(guān)系的研究。巖體的初始地應(yīng)力狀態(tài)的測(cè)試及研究的意義是多方面的。地應(yīng)力測(cè)量是用來(lái)確定工程巖體力學(xué)屬性，進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性分析，實(shí)現(xiàn)巖土工程開(kāi)挖設(shè)計(jì)和決策的必要前提。由于地應(yīng)力場(chǎng)會(huì)受到其他多種因素

3、的影響，因而造成了地應(yīng)力狀態(tài)的復(fù)雜性和多變性。即使在同一地區(qū)，不同點(diǎn)的地應(yīng)力狀態(tài)也可能是很不相同的，要了解一個(gè)地區(qū)的地應(yīng)力狀態(tài)，惟一的有效方法就是進(jìn)行原地應(yīng)力測(cè)量。
　　 本論文結(jié)合為韓國(guó)新北-北山BHL()國(guó)道改擴(kuò)建工程，并依據(jù)提供科學(xué)技術(shù)支撐的Geogeny公司來(lái)開(kāi)展研究工作?？紤]到本文所依托的工程當(dāng)時(shí)正處于規(guī)劃與設(shè)計(jì)施工伊始階段，相關(guān)的前期線路工程地質(zhì)專(zhuān)項(xiàng)調(diào)查論證已經(jīng)完畢。因此，本文的研究成果是基于野外地質(zhì)調(diào)查和少量室內(nèi)試

4、驗(yàn)，并結(jié)合新北-北山BHL地區(qū)剛建的相關(guān)工程實(shí)例類(lèi)比而得出的初步認(rèn)識(shí)，其中大量的問(wèn)題值得深入研究和分析，還需要做大量實(shí)際細(xì)致的工作。本論文所做的試驗(yàn)研究區(qū)域在韓國(guó)的Chuncheon-Yanggu地區(qū)，屬于Kyeonggi斷層帶的東北部。大部分測(cè)試地區(qū)屬于崎嶇不平的多山地段區(qū)域。
　　 本文對(duì)水壓致裂地應(yīng)力測(cè)量原理、設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)處理等進(jìn)行了比較深入的闡述，初步選定十五個(gè)鉆孔作為水壓致裂測(cè)量孔，有30個(gè)測(cè)點(diǎn)，平均每孔兩

5、個(gè)測(cè)點(diǎn)。詳細(xì)分析了水壓致裂曲線壓力-時(shí)間的特征及破裂壓力、重張壓力、關(guān)閉壓力及最大水平主應(yīng)力的破裂方向的確定方法。此外，在獲得已知各個(gè)測(cè)點(diǎn)的地應(yīng)力大小和方向后，進(jìn)一步分析工程區(qū)地應(yīng)力及側(cè)壓力系數(shù)的分布規(guī)律，并采用相關(guān)數(shù)值分析方法來(lái)建立隧道工程區(qū)的地應(yīng)力場(chǎng)分布的模型。在320m以?xún)?nèi)，測(cè)壓系數(shù)隨著深度的不斷加深它的值也有下降并趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，其中最大主應(yīng)力方向是北偏東790(N790E)。
　　 在收集、分析前人研究的基礎(chǔ)之上，通過(guò)

6、對(duì)初始應(yīng)力場(chǎng)、深部地質(zhì)構(gòu)造、巖石力學(xué)特性的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和測(cè)試，室內(nèi)試驗(yàn)分析以及模擬計(jì)算，結(jié)合地下工程實(shí)例，運(yùn)用工程地質(zhì)學(xué)、巖石力學(xué)等多學(xué)科理論和方法，了解各種工況條件下其應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)，綜合研究工程巖體的破壞機(jī)理，為下一階段的工程設(shè)計(jì)、施工和安全運(yùn)營(yíng)提供必要的工程資料，并以之為向?qū)?，進(jìn)行工程作業(yè)。確定工程區(qū)不同隧道部位的平面應(yīng)力的大小、方向及相應(yīng)的巖體力學(xué)參數(shù)，不但可以為了對(duì)工程區(qū)應(yīng)力場(chǎng)有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，而且可以為下一步的隧道圍巖穩(wěn)定性分析

7、做充分的理論依據(jù)。
　　 本文重點(diǎn)研究三個(gè)方面。1：通過(guò)工程現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查，對(duì)隧道工程區(qū)的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行了評(píng)價(jià)；2：通過(guò)水壓致裂地應(yīng)力測(cè)量研究工程區(qū)地應(yīng)力相關(guān)參數(shù)的確定及數(shù)據(jù)處理；3：在水壓力測(cè)量地應(yīng)力及室內(nèi)試驗(yàn)分析方法相結(jié)合下，利用所得到的相關(guān)物理力學(xué)參數(shù)，通過(guò)相關(guān)數(shù)值模擬軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，研究不同圍巖類(lèi)別下及不同測(cè)壓系數(shù)下的圍巖的變形破壞情況，來(lái)驗(yàn)證基于地應(yīng)力測(cè)量結(jié)果的隧道圍巖支護(hù)設(shè)計(jì)的合理性和可能性。主要研究手段：1：進(jìn)行前人

8、理論和試驗(yàn)的收集、研究。試驗(yàn)收集包括在韓期間野外的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，研究不同應(yīng)力條件下水壓致裂壓力-時(shí)間曲線特征，總結(jié)破裂、關(guān)閉及重張壓力特征點(diǎn)的方法。2：進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，分析總結(jié)測(cè)試結(jié)果，獲取地應(yīng)力場(chǎng)的準(zhǔn)確資料，關(guān)鍵是對(duì)測(cè)試曲線的合理解釋和破裂、關(guān)閉及重張壓力特征點(diǎn)的準(zhǔn)確識(shí)別。得出最大最小水平應(yīng)力及其隨深度變化的情況。3：通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試所得的相關(guān)數(shù)據(jù)求出最大最小水平主應(yīng)力、方向及應(yīng)力隨深度變化的情況。其中測(cè)壓系數(shù)隨深度變化而變化的分析圖對(duì)下一步