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热-力作用下隧道岩爆特征及其预测方法研究——以桑珠岭隧道为例
| 论文题名： | 热-力作用下隧道岩爆特征及其预测方法研究——以桑珠岭隧道为例 |
| 关键词： | 铁路隧道;温度场;岩爆特征;岩爆预测 |
| 摘要： | 拉林铁路桑珠岭隧道是西藏自治区境内的一座特长铁路隧道，为全线控制性重难点工程。隧道目前已贯通，施工前期出现较多明显高地应力特征，隧道穿越区地应力场如何分布，有无岩爆活动发生成为工程技术人员关心的重大技术问题。而隧道施工期间出现了高地温灾害现象，严重影响了施工人员及器械的安全，根据众多学者的研究表明，温度对岩爆有一定控制作用，因此在进行热-力作用下的岩爆预测时，应考虑到温度的影响。但目前对于热力作用下的岩爆预测几乎是空白，鲜有研究，本文基于前人对岩爆及岩爆预测的相关研究，结合桑珠岭隧道现场调研结果，通过数值模拟、统计分析、理论研究等方法，对桑珠岭隧道的地应力场、温度场、地质构造、岩爆破坏特征、热-力岩爆应力特征和开挖段面等进行研究，主要研究成果如下: (1)桑珠岭隧道岩爆主要发生在隧道中部至出口段内。轻微、中等和强烈岩爆的破坏特征主要是在爆裂声响、剥离岩片形状、断口和凹腔形状以及影响面范围等有不同表现，均随岩爆等级的提升而加强。 (2)对隧道四段热力岩爆段进行的数值模拟显示，工程现场温度范围内，围岩的应力活动变激烈，岩爆发生可能性加大，表明温度对围岩应力的量值有强化作用，并加剧岩爆的破坏程度。 (3)桑珠岭隧道出现高地热的原因主要为工程区内构造活跃，存在区域断裂带等地质构造;区域内具有高的热流背景值;工程区分布的岩石具有较高的导热性，易于传导热量。 (4)归纳总结了前人在热-力作用下硬岩宏观试验和PFC数值模拟试验的结果。总体来说，在20℃到40℃～60℃中某个值的范围内，硬岩表征岩体力学性质的各项强度指标、变形指标等都在逐渐增强，岩爆活动特征也越发明显。而之后的温度范围内，岩体力学性质逐渐受到劣化，但不同岩样的规律有一定程度的差异。 (5)采用热损伤DT的绝对值表征温度对岩爆的影响程度，以桑珠岭隧道岩爆案例为基础给出温度因子的经验量化表格。同时结合修正后的应力因子，得出了热-力作用下硬岩隧道岩爆倾向性指标TRVI'，及其与岩爆破坏深度的经验拟合关系:Df=R(0.0004TRBVIf-0.0126)，式中Df为预测的热-力隧道硬岩岩爆破坏深度，R为开挖段面的等效半径。并以TRVI'值为分类因子，给出岩爆烈度的初始判别式。 |
| 作者： | 罗凯 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 李天斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 成都理工大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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