浅谈高地应力地区的几个常见问题

Discussion on A Few Problems in the Areas with High

Ground Stress

学生姓名

指导教师

摘要

通过对地应力级别的判别与影响因素分析，岩爆预测方法与防治控制措施，洞室各种硬度岩体的大变形问题的弹塑原理与控制机理等使用一些基本理论来进行分析，高地应力条件下各种大变形问题的弹塑性理论原理和蠕变破坏理论的分析，探讨工程措施的基本原理与基本处理方法，并总结了几种关键的处理方法，对高地应力区域工程设计与施工提供参考。

关键词：地下洞室；高地应力；岩爆；大变形；弹塑性理论；蠕变破坏理论；施工

Abstract

This paper analyzes the factors that determine magnitude of in—situ stress and Its influence，the

rock burst prediction method and its prevention and control measure，elastoplasticity causing

principle and control mechanism of large deformation of rock mass with various hardness，theory

and principle of elastoplasticity and creepage failure of various large rock mass due to

deformation under high in—situ stress by using the basic theories based on the high in—situ stress

occurring in construction.The paper also probes into both basic principles engineering measures

and basic treatment methods and finally summarizes number of key treatment methods，which

give a reference to both design and construction of an underground chamber c located in the zone

with high in—situ stress．

Key words：underground chamber ；high in—situ stress；reck burst；large deformation；elastoplastic theory；creepage failure theory；construction

目录

摘要

Abstract

第一章 引言 ................................................................................................................................ - 1 -

第二章 地应力级别的判别与影响因素 .................................................................................... - 1 -

第三章 高地应力岩爆问题及其防治 ........................................................................................ - 3 -

3.1岩爆问题及研究现状 .................................................................................................... - 3 -

3.2岩爆烈度分级及其预测方法 ........................................................................................ - 4 -

3.2.1岩石力学室内试验与分析预测 ......................................................................... - 4 -

3.2.2现场测试预测预报 ............................................................................................. - 5 -

3.2.3多因素综合评判预测 ......................................................................................... - 5 -

3.3岩爆安全防护与防治工程措施 .................................................................................... - 6 -

3.3.1岩爆安全防控措施 ............................................................................................. - 6 -

3.3.2岩爆防治工程措施 ............................................................................................. - 7 -

第四章 大变形问题及原理与控制机理 .................................................................................... - 8 -

4.1弹塑性理论 .................................................................................................................... - 8 -

4.2蠕变破坏理论 ................................................................................................................ - 9 -

4.3大变形的控制基本原理 .............................................................................................. - 10 -

4.4大变形防治措施 .......................................................................................................... - 11 -

第五章 结束语 .......................................................................................................................... - 12 -

参考文献.................................................................................................................................... - 13 -

- 1 - 第一章 引言

近年来，随着世界经济的发展，公路、铁路隧道等地下工程因交通行业的需要而迅速发展，其“长、大、深、群”的特点日趋明显，而它们所处的地质条件等则往往易于形成高地应力现象，并经常引发岩爆，大变形等严重的相关施工地质灾害问题。所以高地应力与岩爆以及大变形对地下工程围岩稳定性的影响问题，已成为世界性的地下工程难题之一，已引起世界岩土力学和工程界的广泛重视。

本文简单的介绍一下地区高地应力的现状以及其引起的问题，着重讲述这些问题的危害和防治，为大家提供一个常识的参考。

第二章 地应力级别的判别与影响因素

地应力主要指自重应力和构造应力组合，前者沿竖直方向，后者大多呈水平方向。岩体高地应力问题是工程岩体安全的主导影响因素，国内外对于如何界定高地应力和低地应力，还没有一个统一的标准，常用的有2种定量判别方法。

1)以地应力的绝对大小划分，认为最大主应力达到20一30 MPa时，就可以认为岩体处在高地应力状态。

2)利用岩石单轴抗压强度(Rb)和最大主应力(max)的比值Rb/max(岩石强度应力比)来划分地应力的级别。但不同国家对地应力的高低界定值却有很大的差别，部分外国分级方案见

表1。我国GB50218—94工程岩体分级标准，规定按表2判别。

表1不同国家对地应力分级准则(Rb/max)表

国家 低地应力 中地应力 高地应力

法国隧协 >4 2--4 <2

日本应用地质协会 >4 2--4 <2

苏联锁巴斯矿区 >4 2--4 <2.2

国我国陶振宇教授(1983)对高地应力给出了一个定性的规定：所谓高地应力是指其初始应力状态，特别是它们的水平初始应力分量，大大地超过其上覆岩层的岩体重量。这一定性规定强调了水平地应力的作用。天津大学薛玺成等(1987)建议用下式来划分地应力量级：

011/IIn

式中1I——实测地应力的主应力之和；