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原文传递新老二郎山隧道岩爆发育特征及对比研究

论文题名：	新老二郎山隧道岩爆发育特征及对比研究
关键词：	隧道岩爆;发育特征;地质构造;围岩质量
摘要：	随着隧道和地下工程的不断建设，加上我国西部地区地质条件的复杂性，关于高地应力及岩爆的研究显得尤为重要。新、老二郎山隧道处于同一构造背景中，其地质环境条件相似，但是工程建设中这两座隧道的岩爆情况却相差较大。新二郎山隧道埋深更大，长度更长，但岩爆发育却远较老二郎山隧道较弱。因此，有必要对新老二郎山隧道岩爆发育特征进行对比研究，查明岩爆发育差异的原因，为其他穿越二郎山的隧道工程提供借鉴。　　本文在对国内外岩爆研究现状综述的基础上，结合新老二郎山隧道工程区地质条件、岩爆发育特征，首先对新老二郎山隧道岩爆发育规律进行了归纳总结，并分析了新老二郎山隧道岩爆发育特征的异同点;其次，结合新老二郎山隧道地应力测试结果以及数值模拟方法，探讨了强烈地震前后隧道区地应力的变化特征，以及地应力对新老二郎山岩爆的影响;第三，结合室内岩石力学单轴试验和岩爆倾向性指数，分析了岩性对新老二郎山隧道岩爆的影响;最后，分析了地质构造和围岩质量对岩爆的影响。通过研究，获得的主要成果如下: 　　(1)老二郎山隧道发生过200多次不同烈度的岩爆，包括有19m围岩段发生强烈岩爆，新二郎山隧道主要以轻微岩爆为主，有13m长中等岩爆段，没有强烈岩爆。总体来讲，新二郎山隧道岩爆情况不如老二郎山隧道岩爆强烈。新老二郎山隧道岩爆都发生在坚硬且完整性好的岩体中，不同的是老二郎山岩爆发生在砂质泥岩、粉砂岩、砂岩、石英砂岩多种岩性中，而新二郎山隧道岩爆只发生在花岗岩中。　　(2)实测老二郎山隧道最大主应力35.3MPa(埋深750m)，实测新二郎山隧道最大主应力29.1MPa(埋深1252m)。从绝对量值上看，虽然老二郎山隧道埋深比新二郎山隧道浅，但其地应力比新二郎山隧道高。　　(3)通过对龙门山强烈地震前后新二郎山隧道地应力场变化的反演分析，地震后隧道最大主应力由震前的50MPa降至41MPa，可见强震后隧址区地应力得到一定程度释放。地震后断层及其附近应力场应力降低明显集中现象有所缓和因此，地应力的减低使得新二郎山隧道岩爆发生的几率也相应降低。　　(4)岩石单轴压缩试验表明，老二郎山隧道岩爆区的石英砂岩、粉砂岩、灰岩、砂质泥岩等岩石均出现Ⅱ型破坏，而新二郎山隧道砂质泥岩、粉砂岩和石英砂岩试样均呈现Ⅰ型破坏，仅花岗岩呈现Ⅱ型破坏。这从岩石力学性质的角度说明新二郎山隧道相同岩性的岩石的脆性不如老二郎山隧道，不利于岩爆产生。岩爆倾向性指数Wet的测试也表明，老二郎山隧道石英砂岩Wet指数大于2，发生了轻微岩爆;新二郎山隧道石英砂岩Wet指数小于2，未发生岩爆，花岗岩Wet指数2.28，发生了轻微岩爆。试验结果和工程实际中新老二郎山隧道岩爆发育特征基本吻合。这就从试验的角度验证了岩性对新老二郎山岩爆的影响，表明硬脆性特征的岩性条件下岩爆倾向性指数高，有利于发生岩爆。　　(5)老二郎山隧道虽然发育多条断裂带，但其影响带均窄且挤压紧密、胶结良好，这种背景的断裂带周边围岩有利于应变能储藏。而新二郎山隧道断裂带破碎程度高、影响带宽，其周边围岩不利于应变能储藏。两者在地质构造上的差异特征一定程度上影响了各自的岩爆特征。因新二郎山隧道断层破碎带不利于岩体能量的储存，致使其岩爆特征不如老二郎山隧道明显。　　(6)据施工揭露围岩等级，新二郎山隧道中Ⅱ级、Ⅲ级围岩所占的比例分别为6.26％、17.15％，老二郎山隧道中Ⅱ级、Ⅲ级围岩所占的比例分别为29.44％、52.90％，说明老二郎山隧道围岩完整性好。从岩爆发生的基本条件来说，岩爆一般发生在完整坚硬岩石中，也就是围岩级别较好的岩层中，新二郎山隧道围岩整体较差，不利于发生岩爆。
作者：	王鹏程
专业：	地质工程
导师：	李天斌;孟陆波
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