籃家?guī)r隧道超前地質(zhì)預報技術(shù)及高地應力段數(shù)值模擬分析.pdf

1、本文以四川省綿茂公路籃家?guī)r隧道為工程背景，詳細介紹了超前地質(zhì)預報原理和應用技術(shù)；針對綿茂路籃家?guī)r隧道復雜的地質(zhì)條件，通過對各種超前地質(zhì)預報技術(shù)的綜合應用，準確預報了不良地質(zhì)情況，得出了籃家?guī)r隧道不同地質(zhì)情況下的超前預報方法及判斷特征；在預報結(jié)果的基礎(chǔ)上，對籃家?guī)r隧道高地應力段隧道開挖進行了數(shù)值模擬分析，得出了高地應力段圍巖變形、初期支護應力分布規(guī)律，以指導籃家?guī)r隧道的后期工作。本文主要研究內(nèi)容和成果有以下幾個方面：
　　1．探討了

2、TSP203、地質(zhì)雷達、紅外探水法的工作原理，技術(shù)參數(shù)等，介紹了平導超前和地應力測量等超前地質(zhì)預報方法的優(yōu)缺點。
　　2.在調(diào)研籃家?guī)r隧道附近區(qū)域的地質(zhì)信息、收集并整理籃家?guī)r隧道工程區(qū)域的地質(zhì)資料、詳細閱讀綿茂路工程的設(shè)計信息的基礎(chǔ)上，考慮預報技術(shù)人員的技術(shù)條件、儀器設(shè)備的保有量、現(xiàn)場的施作條件因素，并結(jié)合該區(qū)域類似工程的經(jīng)驗和超前地質(zhì)預報方法的優(yōu)缺點，選擇了適合籃家?guī)r隧道的安全、可靠的超前地質(zhì)預報方法。
　　3．詳細探討了

3、籃家?guī)r隧道富水段、軟弱破碎段、巖性變化段、高地應力段的超前地質(zhì)預報方法，得到了以上四種段落的判別標志。
　　1）富水段：TSP探測系統(tǒng)特征：縱橫波速比增大，泊松比突然增大，橫波反射強于縱波，密度、楊氏模量均下降；電磁波特征：同相軸時斷時續(xù)，雷達波振幅較強，且有多次反射現(xiàn)象；紅外場強值突變、差值超過臨界安全值。
　　2）軟弱破碎段：TSP探測系統(tǒng)特征：縱橫波速和泊松比降低，密度、楊氏模量均下降；電磁波特征：同相軸不連續(xù)，雷達波

4、振幅較強。
　　3）巖性變化段：以TSP等長距離預報為基礎(chǔ)，地質(zhì)雷達等短距離超前地質(zhì)預報為重點進行超前地質(zhì)預報，巖性變化段的電磁波特征主要考慮頻率的變化、信號的強弱。
　　4）高地應力段：籃家?guī)r隧道三個主應力均隨隧道埋深的增大而增大，σV呈線性增長，并且σH>σh>σV，根據(jù)強度應力比法，K50+730-K49+300屬于高地應力段。
　　4．針對籃家?guī)r隧道的高地應力段（K50+730-K49+300），利用Flac3

5、d軟件進行數(shù)值模擬計算。分析了在不同地應力值時，圍巖變形特征：隨著地應力增大，拱頂沉降、仰拱隆起和水平收斂都增大，籃家?guī)r隧道高地應力段的最大變形量為80.93mm，在容許變形量的范圍之內(nèi)，根據(jù)數(shù)值模擬和監(jiān)控量測結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，籃家?guī)r隧道高地應力段（K50+730-K49+300）不會發(fā)生大變形；初期支護應力分布規(guī)律：初期支護的豎向應力在邊墻處較大，拱頂處豎向應力較小，初期支護的水平向應力在拱頂處較大，邊墻處較小，都為壓應力，且都隨著地應力