闽西南某隧道高地应力特征及隧道岩爆预测研究

张建忠

(中铁二十二局集团第二工程有限公司，北京 100043)

0 引言

高地应力地区进行地下洞室开挖极易产生破坏性岩爆［1－3］。如何更好地进行岩爆预测是国内外研究人员一直关心的问题。国内外科学家提出了很多岩爆判据，包括陶振宇判据［4］、Barton 判据［5］、Russense 判据［6］、Hoek 判据［7］以及能量法、刚度法、岩性法及临界深度法［8］等。多数判据以洞室围岩的应力为参考指标，地应力大小成为预测岩爆的重要参数［9－10］。由于原地应力测试费用高昂，利用有限的地应力数据预测整个工程区的应力状态便成为岩爆预测的关键问题，数值模拟方法成为主要的研究方法［11－12］。为了更加方便地进行地应力场和岩爆预测，本文按照工程区地应力实测、围岩应力状态和岩爆预测方法展开，并用预测结果与工程实例进行对比分析，具体流程见图1。

1 地应力预测与评价理论

岩爆的发生与工程区地应力状态有直接的关系，高地应力区域极易发生岩爆。国内外对高地应力的含义迄今还未达成统一的认识。王成虎等［13－15］在对国内外地应力评价方法进行总结和分析的基础上，提出了岩体强度应力比高地应力评价指标，见表1。高地应力评价需要确定原位岩体强度和地应力大小。原位岩体的强度很难直接测得，可以利用Heok－Brown岩体强度理论进行估算。地应力的大小以实测应力为基础，结合修正后的Sheorey模型进行估算。

图1 地应力评价和岩爆预测体系流程图Fig.1 Flowchart of ground stress evaluation and rock burst prediction

表1 岩体强度应力比高地应力评价指标［15］Table 1 Index for evaluation of ground stress by strength-to-stress method

1.1 Hoek－Brown岩体强度估算理论

1980年，E.Hoek和 E.T.Brown在分析 Griffith理论和修正的 Griffith理论的基础上，提出了狭义的Hoek－Brown(H －B)准则［16］。……