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终南山公路隧道岩爆发生机理研究

作　者: 王巍
导　师: 杨更社；任建喜；谢爽
学　校: 西安科技大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 终南山公路隧道岩爆机理预测防治措施
分类号: U451
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

岩爆是影响公路隧道安全施工的重要灾害之一,岩爆发生机理研究是影响隧道施工安全的关键技术问题之一。开展高速公路隧道岩爆发生机理研究具有重要的工程应用价值。本文以终南山特长公路隧道工程为依托,以岩爆问题为研究主线,开展了终南山公路隧道岩爆机理、预测方法和防治技术研究。秦岭终南山公路隧道地质条件复杂,岩爆问题是主要灾害。基于秦岭终南山特长公路隧道区域的工程地质条件,论述了有关岩爆基本概念及预测方法的研究成果,讨论了岩爆的力学特性,分析了岩爆岩石的破坏特征和机理,表明在岩爆的形成发生过程中既有张性劈裂破坏,也有剪切破坏,是以劈裂破坏为主的张剪复合型破坏机理。对岩爆的影响因素进行研究的结果表明,引起岩爆的原因非常复杂,与地应力状况、地层岩性、埋深、岩体结构、地下水与开挖断面的大小、形状、开挖方法等诸多因素有关,其中地应力条件和地层岩性是产生岩爆的决定性因素,其他因素的影响也是不可忽视的。通过对研究区地应力、岩性条件、岩体结构、地质构造等方面的分析并结合岩石力学试验研究发现,秦岭终南公路隧道2号通风竖井及风道系统已达到中等～高等地应力条件,满足发生岩爆的地应力条件,在Ⅱ级、Ⅲ级围岩地段施工中可能发生轻微～中等程度岩爆。预测了主要岩爆地段并提出了防治的技术措施。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-26
  1.1 选题依据及研究意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-24
    1.2.1 隧道建设成就及现状  9-11
    1.2.2 在理论研究方面的进展情况  11-14
    1.2.3 岩爆机理的研究进展  14-17
    1.2.4 岩爆测试手段方面的进展  17-24
  1.3 主要研究内容与研究思路  24-26
    1.3.1 主要研究内容  24-25
    1.3.2 研究思路  25-26
2 岩爆机理及影响因素理论分析  26-32
  2.1 岩爆机理的理论分析  26-29
    2.1.1 岩爆的破坏特征  26-27
    2.1.2 岩爆的动力学特征  27-28
    2.1.3 岩爆的物理力学特征  28
    2.1.4 岩爆破坏机理  28-29
  2.2 岩爆影响因素分析  29-31
    2.2.1 地应力  29
    2.2.2 岩性  29
    2.2.3 埋深  29-30
    2.2.4 岩体结构  30
    2.2.5 地下水  30-31
    2.2.6 开挖方式  31
  2.3 小结  31-32
3 研究区工程地质环境条件  32-39
  3.1 地形地貌  32
  3.2 地层岩性  32-35
  3.3 地质构造  35-36
    3.3.1 构造应力场及地应力  35
    3.3.2 节理裂隙发育特征  35
    3.3.3 构造应力场演化  35-36
  3.4 水文地质条件  36
  3.5 水系  36
  3.6 气象特征  36-37
  3.7 地震基本烈度  37
  3.8 施工中可能发生的岩爆  37
  3.9 小结  37-39
4 基于MTS-AE的室内岩石力学实验  39-54
  4.1 概述  39
  4.2 实验目的及方法  39
  4.3 实验仪器及设备  39-41
    4.3.1 MTS电液三轴伺服试验系统  39-40
    4.3.2 SWAES数字化全波形声发射检测仪  40-41
  4.4 实验内容及步骤  41-44
    4.4.1 现场取样  41-42
    4.4.2 试件的加工  42-43
    4.4.3 混合片麻岩的物理力学指标  43-44
  4.5 实验数据分析  44-47
    4.5.1 单向压缩下岩石的变形特征  44-45
    4.5.2 单向压缩下岩石的破坏特征  45-46
    4.5.3 三轴加压卸压下岩石的变形破坏特征  46-47
  4.6 试件破碎过程中声发射活动特性的分析  47-52
    4.6.1 声发射技术的基本原理与特点  47-48
    4.6.2 声发射特征规律  48-52
  4.7 岩爆预测结果及防治措施  52-53
  4.8 小结  53-54
5 结语  54-55
  5.1 结论  54
  5.2 进一步研究的问题  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-61
附录  61

终南山公路隧道岩爆发生机理研究

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