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《深埋特长隧道水压致裂法地应力测量与分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、广东公路交通2017年第1期摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇总第148期GuangdongHighwayCommunications文章编号:1671-7619(2017)01-0045-05深埋特长隧道水压致裂法地应力测量与分析彭仙淼(广东省南粤交通投资建设有限公司,广州510101)摘要:对于深埋特长隧道,岩体的地应力状态直接关系到工程的稳定性。准确地测量地应力,对于预测岩爆等工程地质灾害有着重大意义。基于水压致裂法和室内岩体力学试验,研究了隧道围岩地应力状态,最后基于隧道地应力对岩爆发生的部位和等级进行了预测,为隧道的开挖与支护方案设计提供依据。关键词:深埋特长
2、隧道;地应力;围岩应力中图分类号:U456郾2摇摇摇文献标识码:B0摇概述1郾2摇测试钻孔简介地应力是指存在于地壳岩体内的未受工程扰本次测试利用钻探孔CSZK14,使用水压致裂动的天然应力,亦称岩体初始应力。它是导致地法进行地应力测量。壳岩体产生变形、断裂、褶皱乃至地震的根本作用CSZK14钻孔地下水位约228m,钻孔靠近山力。精确测量地应力对于预测岩爆、地震等工程脊部位。全孔主要岩性为强风化~微风化花岗地质灾害有着非常重大意义。岩、局部为碎裂岩。其中孔深383m以上以微风化岩爆是岩体中聚积的弹性变形势能在一定条地层为主,局部夹杂强风化岩层、中风化岩层和碎件下的突然猛烈
3、释放,导致岩石爆裂并弹射出来裂岩地层;孔深383m以下仅415~431m为中风化的现象。它是岩石破裂过程的一种失稳形式,是花岗岩层,其余为微风化花岗岩地层。微风化花深埋特长隧道的主要地质灾害之一。测量地应力岗岩为斑状灰黑色、灰白色,细粒花岗结构,块状是研究围岩变形破坏机理和设计相关防治方案的构造,节理裂隙发育,岩芯呈长柱状,节长不小于基本依据。10cm的岩芯约占95%,岩质坚硬,锤击声脆。某高速公路位于粤东地区,穿越莲花山脉,将地应力测试在孔深374m以下完整孔段进行,建成全长6175m的特长隧道,埋深最大达739m。测试情况见表1。测试孔深岩芯情况如表2所示,本文基于
4、水压致裂法和室内岩体力学试验,分析岩芯完整。研究了隧道围岩地应力状态,基于隧道地应力对表1摇测试情况岩爆发生的部位和等级进行了预测,为隧道的开钻孔编号测孔位置孔口高程/m孔深/m挖与支护方案设计提供依据。CSZK14K93+280左16m1024郾03713郾1m1摇工程概况应力大小印模定向1郾1摇工程简介测点孔深/m测量/个测量/个该高速公路位于粤东地区,特长隧道是其控制性工程。隧道全长6175m,最大埋深约739m。374郾0504郾0(印模)隧址区受区域构造莲花山断裂带、莲花山断裂伴53606郾2(印模)生北西向断裂、桐子洋复向斜褶皱影响。依据地680郾5质调绘、
5、遥感、物探及钻探资料,隧址区内分布多703郾8(印模)条断裂。作者简介:彭仙淼(1986郾06-),男,硕士研究生,工程师,从事高速公路建设管理工作。E-mail:278370248@qq郾com·45·2017年第1期摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇广东公路交通摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇总第148期表2摇测试孔深岩芯照片孔深/m岩芯照片(孔深依0郾5m)374郾0m504郾0m606郾2m680郾5m703郾8m2摇测试方法图2摇水压致裂法主应力大小测试设备连接2郾1摇测量原理水压致裂法是目前国际上测量地应力时广泛使用的方法之一。水压致裂法具有很多优点,其测量深度可达数千
6、米,操作简便、测量数据可靠。因为其独有优势,在岩土工程、地震研究及石油钻探等方面得到了大范围应用,其中较为常见的是采用竖直钻孔测试水平应力。图3摇水压致裂法压裂过程曲线水压致裂法测试地应力建立在三个假设条件2郾2摇计算公式下:(1)岩石是完整的、非渗透性的;(2)岩石中有岩体地应力由孔隙水压力和有效应力组成,一个主应力,其分量方向平行于钻孔轴向方向;即有效应力为滓-P。海姆森给出岩石破裂临界压0(3)假设岩石为均匀线弹性且各同同性。力(P)的计算公式:b水压致裂法测试方法是使用一对可膨胀的橡3(滓-P)-(滓-P)+滓B0A0tP-P=(1)胶封隔器在选定的深度范围封隔
7、一段钻孔,随后b0K通过泵入液体对该段钻孔增压,根据实测记录曲式中:K值为孔隙渗透弹性系数,非渗透性岩线进行分析,得到特征压力参数,再根据相应的理石取值近似等于1。故式(1)简化为:论公式计算地应力。图1~图3为水平主应力方P-P=3滓-滓+滓-2P(2)b0BAt0向测试设备连接图、水压致裂法主应力大小测试测试钻孔为竖直的情况下,滓为最大水平主A和典型压裂过程曲线图。应力滓,滓代表最小主应力滓。以地应力替换式HBh(2)中的有效应力,得到:P=3滓-滓+滓-P(3)bhHt0取最小水平主应力:滓=P(4)hs按式(3)计算最大水平主应力
