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2009 年第 4 期水文地质工程地质· 7 5 ·
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深埋隧道层状岩体地应力反演研究
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夏彬伟1 ,李晓红1 ,韩昌瑞2 ,康勇1
2 (1 重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆 400030 ;
2 中国科学院武汉岩土力学研究所,武汉 430071)
摘要: 结合渝沙高速公路共和隧道地应力量测资料,通过调整多种组合的侧压系数,获得隧址区山体多组地应力。将每
一组侧压系数下获得的测试段地应力,利用横观各向同性弹塑性本构模型对测试段层状岩体进行计算,并将计算的结果
与实测结果对比分析,确定出隧址区山体合理的侧压系数,从而得到了隧道轴线方向的初始地应力大小和方向,研究表
明,隧道轴线初始地应力与隧道的埋深和地形地貌有关,靠山侧初始地应力大于靠河侧,最大初始地应力主要集中在埋
深 500~1 000m ,即 K41 + 500~K43 + 000 里程段,最大初始地应力为 19 7MPa ,与水平面的夹角为- 71 58°。这为隧道设
计和施工提供了重要的基础资料。
关键词: 深埋隧道; 地应力反演; 数值模拟; 层状岩体
中图分类号: U452 ; TU459 + 4 文献标识码: A 文章编号: 1000 3665(2009) 04 0075 05
地应力是各种地下工程稳定性评价、工程设计和 23m ,隧道最大埋深1 000m ,围岩产状为,隧道轴线走
施工的重要基础资料之一[1~2 ] 。地应力现场测试受场向,隧道沿前进方向左边靠山,右边毗邻乌江,岩层由
地、经费和测试技术诸多因素的影响而不能大量实测。靠山侧向乌江方向倾斜。穿越的地层由新到老为第四
因此,为更好满足工程设计和施工需要,在实测结果的系全新统坡洪积层、残积低液限粘土,下伏地层为二叠
基础上结合工程地质条件,通过数值模拟对初始地应系、志留系。
力场反演分析,以获得地下工程区域内真实初始地应隧址区位于四川盆地东南端,大娄山脉北西侧,属
力场。乌江侵蚀河谷发育的中低山峡谷地区。山脉蜿蜒,其
层状岩体是地下工程中经常遇到的一种岩体,受走向与区域构造线基本一致,呈北北东—南南西向延
岩体的初始应力状态、隧道的埋深走向、结构面的交割伸(图 1) 。段内山峦起伏,沟谷深切,高差悬殊,属于
方式以及施工方法、加固手段等因素的影响,其变形和切割较强烈的低中山区。最高海拔高程1 380m ,最低
强度特性具有明显的各向异性特征,与各向同性岩体 198m ,相对高差近1 200m。自然坡度 25~45° ,基岩大部
相比,其稳定性和破坏条件也表现得较为复杂[3~5 ] 。裸露,地表冲沟、切沟发育[6 ] 。
因此,结合共和隧道地质特征,根据实测的地应力资
料,利用数值模拟手段,反演隧址区沿隧道轴线方向初
始地应力大小和方向,为隧道围岩设计和施工提供重
要的基础资料。
1 工程概况
重庆至长沙公路共和隧道位于彭水县共和乡境
内,为双洞分修特长隧道,全长4 779m ,两洞轴线相距
收稿日期: 2008 10 20 ; 修订日期: 2008 10 31
基金项目: 国家创新研究群体基金(5062140