基于功效系數法和地應力場反演的深埋長大隧道巖爆預測研究

作者：周航,陳仕闊,張廣澤,王喚龍,何華東,馮君

摘要：巖爆是深埋長大隧道面臨的主要地質災害之一,其“孕育-發生-發展”全過程異常復雜,使其成為地下工程中的世界性難題。準確反映地應力變化規律以及區域內地質構造影響,結合實測資料進行巖爆分級預測,對保障隧道前期勘察設計及后期安全施工具有重要意義。根據隧道工程地質資料,通過COMSOL Multiphysics和Rhino建立三維數值計算模型,反演分析得到整個區域的初始地應力場。在綜合分析影響巖爆關鍵因素的基礎上,從“儲能性-傾向性-突發性”研究角度,選取巖石單軸抗壓強度與圍巖洞壁最大主應力比(σc/σmax)、圍巖洞壁最大切向應力與巖石單軸抗壓強度比(σθ/σc)、巖石強度脆性系數(σc/σt)及巖石彈性能指數(W et)作為評價指標。采用熵權法確定指標權重,運用功效系數法加權計算總功效系數值,構建了一種基于功效系數法和地應力場反演的深埋長大隧道巖爆預測模型,并將其應用于川藏鐵路桑珠嶺隧道。研究結果表明,該模型具有較高的準確性和可靠性,為類似深埋長大隧道巖爆預測提供了一種新的參考。

發文機構：西南交通大學地球科學與環境工程學院 中鐵二院工程集團有限責任公司

關鍵詞：深埋長大隧道巖爆預測川藏鐵路功效系數法地應力場反演Deep and long tunnelRockburst predictionSichuan-Tibet railwayEfficiency coefficient methodGround stress field inversion

分類號： U451.2[建筑科學—橋梁與隧道工程]