云南省鹤剑高速鹤剑一号隧道隧址区地应力场多尺度分析

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伴随着我国交通行业的飞速发展,越来越多的公路隧道工程相继出现。在工程建设过程中复杂的地质环境带来了极大的挑战,而地应力状态往往与工程建设休戚相关。因此,是否清楚地掌握隧址区地应力场分布特征直接影响着工程建设的合理性与安全性。本文以鹤剑一号隧道为研究对象,在资料收集和现场调查的基础上,通过现场地应力测试和数值模拟相结合的方法对隧址区的地应力场分布特征进行多尺度分析。多尺度分析主要体现在将区域应力场的“大规律”与局部应力场的“小特征”相结合,从而有助于我们更全面地掌握隧址区地应力场的分布特征,为隧道工程建设提供一定的依据。本文取得的主要认识如下:(1)通过对隧道所处块体区域应力场进行数值模拟,对块体区域的应力场、位移场有了更为具体的认识,得到了块体内部应力场的分布特征,并分析得到隧址区的最大主应力方向为NE向。(2)利用水压致裂法进行现场地应力测试,通过分析实测数据得出隧址区最大水平主应力、铅直应力与最小水平主应力均随深度的增加而增大,呈现为线性关系,且三者满足σ>σV>σh的关系,反映了隧址区地应力场以构造应力为主导,而最大水平主应力优势方向为NE72°。(3)利用实测值,结合隧址区地质条件对隧址区应力场进行模拟,将模拟得到的计算值与实测值进行对比分析,除个别点外,两者相对误差一般不超过10%,体现了模拟的可靠性。然后,通过对隧址区高地应力区及岩爆预测分析,指出了隧址区部分区段存在高地应力区与岩爆风险。(4)结合各种尺度下地应力场分布特征,可以看出,隧址区地应力场基本符合区域性地应力场的分布规律,但又受到局部断层破碎带、地层岩性以及地形等因素的影响而有着一定的差异。
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