公路长隧道地应力测试布置及应力场评估
深埋特长隧道水压致裂法地应力测量与分析
2017年第1期广东公路交通GuangDong GongLu JiaoTong总第148期文章编号：1671-7619 (2017)01-0045-05深埋特长隧道水压致裂法地应力测量与分析彭仙淼(广东省南粵交通投资建设有限公司，广州510101)摘要：对于深埋特长隧道，岩体的地应力状态直接关系到工程的稳定性。
准确地测量地应力，对于预测岩爆等工程地质灾害有着重大意义。
基于水压致裂法和室内岩体力学试验，研究了隧道围岩地应力状态，最后基于隧道地应力对岩爆发生的部位和等级进行了预测，为隧道的开挖与支护方案设计提供依据。
关键词：深埋特长隧道；地应力；围岩应力中图分类号:U456.2 文献标识码：B0概述地应力是指存在于地壳岩体内的未受工程扰 动的天然应力，亦称岩体初始应力。
它是导致地 壳岩体产生变形、断裂、褶皱乃至地震的根本作用 力。
精确测量地应力对于预测岩爆、地震等工程 地质灾害有着非常重大意义。
岩爆是岩体中聚积的弹性变形势能在一定条 件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来 的现象。
它是岩石破裂过程的一种失稳形式，是 深埋特长隧道的主要地质灾害之一。
测量地应力 是研究围岩变形破坏机理和设计相关防治方案的 基本依据。
某高速公路位于粤东地区,穿越莲花山脉，将 建成全长6 175m的特长隧道，埋深最大达739m。
本文基于水压致裂法和室内岩体力学试验，分析 研究了隧道围岩地应力状态，基于隧道地应力对 岩爆发生的部位和等级进行了预测，为隧道的开 挖与支护方案设计提供依据。
1工程概况1.1工程简介该高速公路位于粤东地区，特长隧道是其控 制性工程。
隧道全长6 175m，最大埋深约739m。
隧址区受区域构造莲花山断裂带、莲花山断裂伴 生北西向断裂、桐子洋复向斜褶皱影响。
依据地 质调绘、遥感、物探及钻探资料，隧址区内分布多 条断裂。
1.2测试钻孔简介本次测试利用钻探孔CSZK14,使用水压致裂法进行地应力测量。
CSZK14钻孔地下水位约228m，钻孔靠近山脊部位。
米仓山特长深埋隧道地应力测量及分析
1 米仓山隧道概况
1.1 工程概况 米仓山隧道穿越米仓山国家森林公园和大小兰 沟省级自然保护区，隧道跨川陕两省，隧道全长 13813m ，四川境长 10894m ，陕西境长 2919m ，采 用四斜井两竖井四区段分段纵向式通风。全线采用 双向四车道高速公路标准建设，设计速度 80km/h ， 路 基 宽 度 24.5m 。 隧 道 建 筑 限 界 （ 双 线 分 离 式 隧 道）：净宽 2×10.25m 、净高 5.00m 。 1.2 工程地质
四川境
中子山复向斜
AK40+840L15钻孔 AK40+000L15钻孔 小坝向斜
AK43600L15钻孔 BK47400钻孔 大坝背斜 板岩 AK5ห้องสมุดไป่ตู้160L15钻孔
灯影组白云岩
石英闪长岩夹花岗岩、闪长岩等透镜体
汉中
泥质粉砂岩、粉砂岩 +1.2%/7102m -0.5%/6732m
巴中 火成岩，地质条件相对简单
沉积岩为主，地质条件复杂
图 1 米仓山隧道地质纵断面图
2 钻孔应力解除法原理和方法
钻孔应力解除法主要包括孔径变形法、孔底应 变法和孔壁应变法。前面两种方法在我国引用较 少，随着技术的发展，孔壁应变法得到大量引用。 顾名思义，钻孔孔壁应变法通过测量应力解除前后 钻孔孔壁的应变变化计算地应力。目前比较成熟的 技术是采用环氧树脂空心包体应变计和温度补偿技 术进行地应力测量。 2.1 空心包体应变计原理 本文采用空心包体应变计测量地应力， KX81 空心包体应变计结构如图 2 所示。该传感器由嵌 入环氧树脂筒中的 12 个电阻应变片组成的。将三枚 应变花（每枚应变花有四个应变片）沿环氧树脂筒 周围相隔 120° 粘结，然后再用环氧树脂浇注外层， 使电阻应变片嵌在筒壁内，外层厚度约为 0.5mm ， 在应力计的顶部有一个补偿应变片，以消除温度变 化对测量结果的影响。应变计的外径 35.5mm ，工作 长度为 150mm ，可安装在直径为 36 ～ 38mm 的小钻 孔中。测量原理基于三维地应力岩体的钻孔岩壁上 粘结弹性圆环层，假设岩体为线弹性体，当围岩被 套钻切割时，利用岩芯的弹性恢复反算地应力大 小。围岩应力 - 应变关系如下： Eεij= { K1( σx+ σy) 2( 1μ2) K2[ ( σxσy ) cos2θi+ 2t xysin2θi] m K4σz} sin j [ σxμ( σx+ σy) ] cos j 2( 1+ μ) K3 ij+ ij+ ( t t sin2j yzcosθizxsinθi) ij （ i=1~3 ， j=1~4 ） 式中： εij 为第 i 应变花第 j 应变片测得的解除应 变值； θi 为第 i 应变花对应的极角； j ij 为第 i 应变花
地应力测试在大埋深铁路隧道建设的应用研究
地应力测试在大埋深铁路隧道建设的应用研究（2.西南石油大学机电工程学院，四川成都，610500）摘要：在大埋深高应力隧道建设过程中，在隧道掌子面附近采用水压致裂法进行地应力测试，判定地应力等级并进行围岩稳定性分析，以全面指导隧道开挖施工作业及人员安全防护，确保建设工程过程安全受控。
结果表明：所选测试点位附近应力场为超高应力水平，根据岩爆分级标准（阈值），在测试点附近区域的隧道施工过程中，存在中等岩爆活动的可能。
对可能发生岩爆地段施工时，建议遵循“以防为主，防治结合”的原则，及时研究施工对策措施，做好施工前的必要准备。
关键词：水压致裂法；地应力测试；高应力；岩爆10引言地应力是人类工程活动前，天然状态情况下岩体或岩层内部存在的天然应力。
岩爆也称冲击地压，因洞室开挖扰动导致岩体应力平衡被打破，应力重分布而积聚高水平应力，岩体发生强烈的岩块弹射破坏，是一种因围岩动力失稳而导致的极具破坏性的地质灾害。
主要发生在花岗岩与闪长岩等硬质岩且埋深极大的地段。
对于大埋深长隧道工程建设中，开展原地应力测量，确定隧道开挖区域内的原地应力状态，准确确定工程岩土力学属性，进行围岩稳定性分析，是确保隧道工程建设安全与工程设计科学合理的关键一环[1]。
目前，地应力测量方法有应力解除法、水压致裂法、应变恢复测量法和Kaiser法等［2］。
本文采用水压致裂法对万家山隧道大埋深高应力铁路隧道进行地应力测试，并根据测试结果对其岩爆等级进行了评价分析。
1工程概况新建铁路宜昌至郑万联络线万家山隧道位于湖北省境内中低山区，隧道总体近南东—北西走向（约323°)，处于横溪和腾落溪之间，全长12841.01m，最大埋深606.5m；位于黄陵背斜核部附近，隧址区出露地层主要为晚元古代黄陵叠加复式深成侵入岩体和震旦系沉积盖组成，产状为110～153°∠5～13°，基地岩系与沉积盖成间以明显的区域性角度不整合为界，构造样式表现出明显的不协调。
地应力主要测试和估算方法回顾与展望_王成虎
ASＲ 法 会 受 到 测
第5 期
王成虎： 地应力主要测试和估算方法回顾与展望
973
图 1 非弹性应变恢复法原理示意图 （ Amadei and Stephasson，1997）
Fig． 1 Principal behind the anelastic strain recovery （ Amadei and Stephasson，1997）
warpinski和teufel1986在表l原地应力测试和估算方法汇总t铀lelsummaryofinsitilst懈s姻6matememods方法类别序号中文名称英文名称缩写l非弹性应变恢复法差应变曲线分析法差波速分析法andasticstrainrecoveiyasr2di归ferentialstraincuheanalysisdsca基于岩芯的方法3dibrentialwavevelocityanalysisdwvadrillinginducedfiactuieincoredifc4饼状岩芯岩芯诱发裂纹法corediscingcdacousticemissionmethodae5声发射法6圆周波速各向异性分析法岩芯二次应力解除法微裂隙岩相分析法轴向点荷载分析法微型水压致裂法套筒压裂法原生裂隙水压致裂法套芯解除钻孔崩落孔壁诱发张裂缝钻孔变形钻孔渗漏实验地倾斜调查断层滑动反演新构造运动节理测绘火山口排列调查震源机制解地球物理测井微震测井定向circumferena1velocityanisotr叩ycva0vei撕ngofarchivedcore0cacpetr鸭mphicex锄ination0fmicrocracks789axialpointloadtesc10micr0hydraulicfhcturinghfslvefracturingsfhydraulictest0verco血幄method0c基于钻孔的方法1112ofpreexistingfractureshf1314boreholebreakoutsbbo15drillinginducedfi粥turesdif16boreholedeibnnationkako扛testlidt1718earthtiltsunrev19faultslipdata地质学方法20sudacem印pigofneotectonicjointsvolc飘icventaligimenteanhquakeal2122mechanisms地球物理方法地震学方法23geophysicajlo晤ng伽玛射线正交偶极子声波测井扁千斤顶法24jackigmethodsu凼cereliefmetllods基于地下空间25表面解除法反分析法的方法26reverseanalysismethod注
公路长隧道地应力测试布置及应力场评估
钻孔布置
测点布置
初始 应力 状态 对 公 路 隧道 工 程 的 围岩 分级 、 支
护设 计 、 隧道轴 线设 计 和岩爆 预测 等有较 大影 响 ， 是 特长 和 长隧道 工程 的重 要 勘 测 内容 。《 公 路 隧 道 设
地应 力测 试 目的在 于尽 可能 的探 明 隧道工程 的 地应 力场 分 布特征 。但 大多数 公路 隧道 工程 地势 较 高， 地质 条件 变化 多 端 ， 隧 道 埋深 多 变 ， 单个钻孑 Ｌ 的
参 数取值 不 准引 起 的误 差 ； ３ ） 岩 壁受 力范 围较 广 （ 承
隧道 的地应力 测试 布置 及 结 果应 用 实 例 ， 对 隧 道 工
程 地应 力勘 察 中测孔 、 测点 布置 ， 以及 隧道 围岩应 力 场 评估 进行 了探 讨 ， 以期 对 公 路 隧 道 工 程地 应 力 勘 察 工作 有所 助益 。
１ ． ２ 隧 道 围岩 应 力 场 评 估
为岩 石力 学性 质影 响 。四为水 的影 响 。五为 岩体温 度 的影 响 。其 中 地 质 构 造 和 地 形 地 貌 因 素 影 响 最
大。
・
隧道 围岩 应力 场 评 估 是 在测 试 数 据 的基 础上 ，
参考 测试 部位 地质 条 件 ， 对 整 个 隧道 围岩 的地 应 力
摘 要 公路隧道工程地应力测试的 目的在 于查勘 隧道 整体 的地应 力状态 。相关 规程 对于地应 力勘测 工
作 量 和 布 置 均 未 作 规 定 。相 对 于 整 个 隧 道 长 度 ， 每个 测 孔 所 得 应 力 结 果 仅 相 当 于 一 个 点 。 因 此 ， 为 了最 大 限 度 获
场估计 ， 包 括应 力 量值 大小 和方 向。其 中量 值评 估
诱发大坪山隧道大变形的地应力反算及大变形控制措施
诱发大坪山隧道大变形的地应力反算及大变形控制措施诱发大坪山隧道大变形的地应力反算及大变形控制措施导语：隧道工程是现代交通建设的重要组成部分，为了确保隧道的安全性和持久性，需要对地下地质条件进行深入分析和评估。
本文将探讨大坪山隧道在建设过程中所遇到的大变形问题，并介绍地应力反算和相应的大变形控制措施。
一、大坪山隧道简介大坪山隧道是位于中国某地的一条重要公路隧道，全长约10公里。
隧道地质条件较为复杂，主要为含水软弱地层，存在一定的地应力变化。
二、地应力反算的重要性地应力是指岩石或土体中受到的内部力的总和，主要包括水平地应力和垂直地应力。
在隧道工程中，地应力对隧道结构和周围环境的稳定性有着重要影响。
进行地应力反算是确保隧道安全的关键步骤。
1.地应力反算的方法地应力反算的方法有很多种，常用的包括现场测试法、观测法和数值模拟法。
现场测试法主要通过利用孔压仪等设备在现场进行力学参数的测量，从而间接推算地应力。
观测法则是通过对现场地下应力变化的观测和分析，来推算地应力的大小和分布情况。
数值模拟法则是基于已有的地质资料和力学参数，利用数值模型进行计算和分析，进而反算地应力。
2.地应力反算的意义地应力反算的意义在于帮助工程师们更好地了解隧道工程所处地质环境的特点和变化规律。
通过建立准确的地应力分布图，可以为隧道设计和施工提供可靠的依据，从而保证隧道的安全性和稳定性。
三、大变形控制措施的重要性大坪山隧道在建设过程中遇到了大变形问题，这给隧道的施工和使用带来了一定的风险。
制定适当的大变形控制措施是确保隧道持久性的必要步骤。
1.监测与预警系统在大坪山隧道的施工和使用过程中，安装监测与预警系统是必不可少的。
通过监测隧道周围的地下应力和位移变化，及时预警并采取相应的措施，可以有效控制大变形的发展，保证隧道的长期稳定性。
2.地质预报与钻探在隧道的规划和设计中，地质预报与钻探是必要的步骤。
通过对地下地质条件的详细调查和钻探，可以更准确地确定隧道所处地层的力学特性和地应力分布情况，为施工和使用阶段的变形控制提供重要参考。
雪峰山公路隧道地应力场反演及工程应用
的作用下产生的自重应力场 ,计算模型侧面及底面
加场 : 在 2 个侧面分别施加水平方向单
位均布压力来模拟水平方向构造作用力 ,对非加载
侧面边界和底部边界的约束条件与自重应力场模拟
时相同 。对水平面内剪切应力的模拟 ,则通过施加
边界位移来模拟 。
2 雪峰山公路隧道初始地应力场的反演分 析
直向上方向为 Z 轴 ,计算区域平面和钻孔位置示意
图 ,见图 1。对计算区域共离散为 20 531 个等参单元 ,
15 485 个节点 ,有限元网格见图 2。根据地应力场的
弹性假定 ,采用线弹性材料本构模型 ,应用国际标准
通用有限元分析程序 ANSYS 进行子应力场的求解 。
图 1 计算区域平面与钻孔位置 Figure 1 Layout of concerned region and drilling holes
图 2 三维有限元网格 Figure 2 3D FEM meshes
σ1jkσ2jk
σ1jkσjnk
k=1 j=1
k=1 j=1
k=1 j=1
m6
m6
∑∑ ∑∑ 对
(σ2jk ) 2
σ2jkσjnk
k=1 j=1
k=1 j=1
⁝ ⁝
⁝ ×
m6
∑∑ 称
(σjnk ) 2
k=1 j=1
m6
∑∑σj3kσ1jk
第1期
朱光仪 ,等 :雪峰山公路隧道地应力场反演及工程应用
73
的岩体力学参数见表 1 。
2. 2 计算区域及有限元模型
雪峰山隧道区域内 ,地应力测量钻孔共有 3 个 ,
表 1 岩体力学参数 Table 1 Mechanical parameters of rockmass
浅析利用地应力评价分析深埋隧道洞室的岩爆条件
利用地应力测试评价隧道围岩的岩爆条件卫建昌崔宏文（山西省第八地质工程勘察院，山西运城 044000）摘要：通过隧道勘查过程中，对两个钻孔的地应力测试成果进行分析，对开挖时发生岩爆的地质条件进行论述，提出了可能发生岩爆的部位及预防措施，达到了预防岩爆灾害、安全施工的勘查效果。
关键词：深埋隧道地应力硬质岩石岩爆1、工程概况随着我国西部大开发进程的加快、在地形地貌及地质背景复杂、陆路交通网密度低于全国平均水平的西部地区，在铁路、公路、水电等领域将会修建更多的隧道工程，大埋深隧道将是21世纪我国隧道工程发展的总趋势，在隧道勘察中，必须对开挖可能遭遇的岩爆等地质灾害做出预测及合理的防治措施。
大巴山隧道为万源（陕川界）~达州（徐家坝）高速公路关键性控制工程，起点位于陕西省镇巴县巴山乡路家河，终点位于四川省万源市梨树乡大竹林村南约100m。
里程桩号：ZK0+000～ZK6+125.00，隧道左线全长6125m，洞净宽12.25m，洞净高7.00m，轴线方位角40°。
隧道埋深大于400m的段落，约2.7Km，洞室穿越的岩性为硅质白云岩、白云质灰岩和泥质砂岩，穿越5条叠瓦式断层和7个褶皱，隧道处于高地应力区，开挖时存在发生岩爆的可能性。
2、地应力测试与分析为了评价该隧道穿越区段的地应力情况，在隧道勘察时，布置地应力测试孔2个，分别在CZK3、ZK4钻孔中进行。
2.1主应力值的测试CZK3孔岩芯主要为硅质白云岩，钻孔位于F4卢家坪-莲花池逆断层和源滩~莲花池主背斜附近，ZK4孔于隧洞出口段的张家坪-簸箕湾向斜核部附近。
主应力值测试是根据钻探岩芯共选取选了10个测段，并在其中5个测点进行了地应力方向的测量。
由重张压力和闭合压力计算各测段处的最大水平主应力和最小水平主应力值。
测量与计算结果详见表1。
表1 钻孔水压致裂原地应力测量结果[注：]Pb -岩石破裂压力，Pr -裂缝重张压力，Ps -瞬时闭合压力，P0 -岩石孔隙压力，T-岩石抗张强度, Sh-最大水平主应力，Sh最小水平主应力。
隧道应力扰动区地应力测试及反演研究
根据铁道第二勘察设计院的前期工作，对隧道 初始应力状态作了如下分析【４】。
（１）隧道区位于四川盆地东南端，大娄山脉北 西侧，属乌江侵蚀河谷发育的中低山峡谷地区。 山脉蜿蜒，其走向与区域构造线基本一致，呈北北 东一南南西向延伸（图略）。段内山峦起伏，沟谷深 切，高差悬殊，属于切割较强烈的低中山区。最高 海拔高程为１ ３８０ｍ，最低为１９８ ｍ，相对高差近 ｌ ２００ ｍ。自然坡度约为２５～４５。，基岩大部裸露， 地表冲沟，切沟发育。
影响因素较多，受测量场地和经费等影响，不能进 行大量测量，其结果仅仅反映出局部的应力场。为 更好满足工程设计和施工需要，在实测结果的基础 上结合工程地质条件，通过有效的数值分析方法， 对进行地应力场反演分析，以获得地下工程区域内 更大范围的地应力场。
隧道工程稳定性有多种因素起作用，这些因素 可以分为内在固有因素和外在的人为因素。内在固 有因素包括围岩的工程地质力学特性、岩体的初始
的数值，弥补了现场测量的不足。研究结果表明，隧道轴线各点的地应力与隧道的埋深、地形地貌有关，且在Ｋ４２段处于
极高的应力状态，为隧道的开挖、支护及稳定性分析提供了科学依据。
关键词ｔ深埋长隧；构造应力：应力扰动区：地应力；反演
中图分类号：ｕ ４５１
文献标识码：Ａ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｃｒｕｓｔａｌ ｓｔｒｅｓｓ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ｓｔｒｅｓｓ ｄｉｓｔｕｒｂｅｄ ａｒｅａ ｏｆ ａ ｔｕｎｎｅｌ
共和隧道前期施工进展顺利，但埋深超过５００ ｍ后开始出现大变形和围岩破坏现象，拱项钢支架 被挤压扭曲变形，局部掉块，边墙也出现岩体挤出 的破坏情况。面对强烈地压显现必须对应力进行重
新评估和修改设计，首先进行现场应力测量。 ３．１试验目的和依据
隧道工程场址的勘察与评价
隧道场址的工程地质勘察与评价黄福生讲稿09.04一、隧道场址、及走向的选择1、隧道场址应选择在：地质较为简单、构造稳定、地层完整且单一、无软弱夹层、水文地质条件较好的地方。
2、隧道场址应选择在：山体稳定、地形较好、地表切割不深的地方。
3、对不良地质地段宜尽量回避，无法回避时应采取必要的对应措施（如：选择与地质构造线合理的交角、对不良地质采取必要的加固或改良等）：A）隧道应尽量避开褶曲轴线、断层等破碎地带及煤线等软弱地层，尤其是隧轴线不能与褶曲轴线、断层、煤线、软弱结构面、层理、主导性的节理、片理等结构面------的走向靠近并平行，更不能重叠，在无法回避时应选择大角度相交。
否则将给工程施工营运的安全将带来严重后果。
如将乐某隧道洞轴走向与片理走向一致导致整条隧道变形错位,衬砌纵向剪切破坏。
（见照片--图1）B）隧道应尽量避开岩溶带、滑坡等不稳定体。
C）隧道通过泥石流谷、冻土地带、第四系松散层等的时候，隧道顶应保留一定的稳定地层的安全厚度。
D）隧道穿越含瓦斯、放射性的地层时应避开或采取必要的应对措施。
E）隧道沿河傍山或顺坡偏压时，一般来说要内靠，增长隧道，避免出现短隧道群。
图1F）迂高水头的水库及富水的透水层时，宜根据具体情况分别采用：远离、输干、堵截或结构调整等措施。
二、隧道场址的工程地质勘察1、勘察的目的：要弄清隧道场址区的地层、地质构造、不良地质、水文地质、及其与隧洞的关系；弄清隧洞洞身围岩岩性、坚硬程度、完整性等；对围岩进行分级并提出各级围岩的设计参数；弄清隧洞施工对自然环境的影响，尤其是对环境水资源的影响、对周围水利设施的影响等。
2、勘察的手段和方法：A）收集区域地质、卫片、航片、水文、气象、水利、建筑、地理等资料；B）地质测绘；C）工程物探；D）钻探及取样；E）原位岩土测试、水文地质测试；F）室内岩土试验、水样等的化学分析；3、综合（工程）地质测绘A) 测绘的精度及出图比例：初勘：测绘的精度一般可按1：2000～1：5000；出图：隧道工程地质平面图可按1：1000比例，线路方案可按1：2000～1：5000比例；详勘：测绘的精度一般可按1：2000；出图比例可按初勘的要求；洞口测绘的精度一般可按1：200～1：500的比例；测绘宽度：一般为左右各300～500M，但对于能影响到隧道的大构造、复杂地质段落应扩大追踪范围；现场观察点的间距：野外用图按对应精度比例的地形图，观测点图面点距一般为2～3cm（根据精度和地形复杂程度的不同，每平方公里应有的观察点数可参考“工程地质手册”第三版的表2-2-1和表2-2-2）。
公路长隧道安全评估
公路长隧道安全评估
公路长隧道安全评估是指对公路长隧道进行综合的安全状况评估，以确定长隧道的安全风险，并提出相应的安全措施和改进建议。
公路长隧道安全评估通常包括以下几个方面的内容：
1.地质和地质灾害评估：评估长隧道所在地的地质情况，包括地质结构、岩土层厚度、地层的稳定性等因素，以及可能存在的地质灾害风险，如滑坡、崩塌等。
2.隧道结构评估：评估隧道结构的设计、材料、施工和维护情况，检查是否存在裂缝、渗水、破损等结构问题，以及可能存在的安全隐患。
3.通风系统评估：评估隧道通风系统的设计和运行情况，检查是否存在通风不畅、有毒气体积聚等问题，并评估其对避免火灾和提供疏散通道的作用。
4.照明系统评估：评估隧道的照明系统是否正常运行，是否能够提供足够的照明亮度，确保驾驶员能够清晰地看到道路和交通标志等。
5.交通安全设施评估：评估隧道内的交通安全设施，包括隧道入口和出口的标志、标线、警示灯、紧急电话等，以及应急疏散通道和防火设施的设置情况。
6.火灾风险评估：评估隧道内发生火灾的可能性以及火灾蔓延
的速度和范围，检查消防系统的设置和消防员的应急处置能力。
7.应急疏散评估：评估隧道内疏散通道的数量、宽度、通畅性，以及疏散计划和应急演练的情况，检查应急电话和灭火器等应急设备的设置是否完善。
根据评估结果，可以制定相应的安全管理计划和应急预案，加强隧道安全管理和维护，提高长隧道的安全水平，并为相关决策提供依据。
2-1隧道围岩高地应力快速检测及评价方法应用研究
隧道围岩高地应力快速检测及评价方法应用研究刘春舵中建国际投资(贵州)有限公司中国建筑2019技术交流会2019.12三、高地应力评价方法简述一、工程简介及研究技术路线四、项目实际应用效果二、高地应力检测方法简述目录五、总结与思考三、高地应力评价方法简述一、工程简介及研究技术路线四、项目实际应用效果二、高地应力检测方法简述目录五、总结与思考一、工程简介及研究技术路线正习高速公路项目简介正习高速公路位于贵州省遵义市，是《贵州省高速公路网规划》“6横7纵8联”及4个城市环线的第一横德江至习水高速公路中的一段，全线经正安、桐梓、习水3个县，13个乡镇，57个村。
项目采用双向四车道高速公路标准，设计速度80km/h，线路全长130.367km。
项目采用PPP模式实施，控制项目投资是社会资本方的重要工作之一。
4墩高>40m 桥梁60座连续刚构13座最高墩身167m 最大单跨跨径200米3煤与瓦斯突出隧道4座包含2座特长隧道5路基顺层、高填方和深路堑占比较大1地质结构复杂高风险工点多施工技术难度高2上跨铁路/高速上跨国/省/县道上跨石油/天然气管线一、工程简介及研究技术路线工程特点一、工程简介及研究技术路线桃子垭隧道背景情况隧道最大埋深978m，穿过煤系地层、可溶性岩溶段、采空区、涌水突泥，煤与瓦斯突出、高地应力、岩爆、断层和软弱大变形等不良地质，被誉为“隧道工程地质博物馆”。
一、工程简介及研究技术路线隧道围岩高地应力快速检测及评价的研究现状线路长、隧洞多、埋深大、高地应力问题突出勘察阶段地应力测试粗略，而深部是高地应力破坏重灾区，核心部位地应力往往无法检测理论研究与工程实践存在一定脱节，工程领域尚未形成统一有效的高地应力快速检测和评价的技术体系一、工程简介及研究技术路线高地应力现象（1）岩芯饼化现象（2）岩爆（3）探硐和地下隧洞的洞壁产生剥离，岩体锤击为嘶哑声并有较大变形（4）岩质基坑底部隆起、剥离以及回弹错动现象高地应力对隧道工程造成的灾害最典型为：对硬脆性岩体而言为岩爆；对软岩则为洞室大变形。
隧道高地应力的特点分析以及处理建议
隧道高地应力的特点分析以及处理建议摘要：针对工程施工中的隧道高地应力的力学进行了探究和分析，并针对隧道高地应力的挤压变形之特性，对隧道施工的过程中高地应力引起的隧道变形进行了详细分析。
介绍了大变形的机理，另外，对典型的地段也进行了清晰的研究，并确定出了大变形地段合理、安全、经济的支护参数。
以宜巴高速公路的峡口隧道段为例，详细的介绍了应对隧道高地应力特点的有效的施工措施和技术对策等，可确切保证隧道施工的安全性。
峡口隧道高地应力的施工实践给隧道高地应力区域的施工保留了有意义和价值的技术经验，可供类似的隧道工程借鉴。
关键词：隧道高地应力力学分析大变形施工技术abstract: based on engineering construction of the tunnel of high geostress mechanical study and analysis, and in the light of the tunnel of high geostress extrusion of the characteristics of tunnel construction process of the high ground stress caused by the deformation are analyzed in detail. introduces the mechanism of the large deformation, in addition, the typical area were also clear research, and determine the large deformation area the reasonable, safe and economic support parameters. with appropriate and highway tunnel segment of the throat for example, detailed introduces the characteristics of the high geostress tunnel to effectiveconstruction measures and technical countermeasures, and so on, can guarantee the safety of the exact tunnel construction. the throat tunnel construction practice of high geostress for tunnel construction of the regional high geostress have retained the meaning and value of technical experience, the reference for similar tunnel engineering.keywords: tunnel high geostress large deformation mechanics analysis of construction technology中图分类号： tu74 文献标识码：a 文章编号：峡口隧道是瓦斯、高地应力隧道，这种隧道的构造应力容易引起对隧道的挤压使之大变形，因此，高地应力隧道施工过程中相关的特殊技术的使用尤为重要。
公路隧道混凝土应力分析技术规程
公路隧道混凝土应力分析技术规程一、前言公路隧道是交通运输领域中的重要组成部分，对于保障公路安全畅通具有重要意义。
然而，公路隧道建造中存在许多技术难题，其中隧道混凝土应力分析技术是其中之一。
本文旨在提供一份详细的公路隧道混凝土应力分析技术规程，以帮助工程师更好地应对这一技术难题。
二、隧道混凝土应力分析技术规程1. 前期准备在进行隧道混凝土应力分析之前，需要进行一些前期准备工作，包括：（1）采集隧道结构的详细设计图纸、技术规范以及相关的工程数据。
（2）采集隧道施工过程中的各种监测数据，包括应力监测、位移监测、温度监测等。
（3）确定分析所采用的软件和方法。
2. 应力分析方法应力分析方法包括有限元法、有限差分法、解析法等。
在选择应力分析方法时应考虑到模型的复杂程度、计算精度和计算时间等因素。
3. 材料参数的确定在进行隧道混凝土应力分析之前，需要确定混凝土材料的参数，包括弹性模量、泊松比、抗拉强度、抗压强度等。
这些参数可以通过试验来获得，也可以通过文献数据进行估算。
4. 模型建立在进行隧道混凝土应力分析之前，需要对隧道结构进行三维建模。
建模时应注意减小模型误差，尽可能还原真实结构。
模型的建立可以通过CAD软件、有限元分析软件等来完成。
5. 载荷边界条件的确定在进行隧道混凝土应力分析之前，需要确定载荷边界条件，包括自重荷载、车辆荷载、地震荷载、温度荷载等。
这些荷载可以通过实测数据和经验公式来确定。
6. 计算结果的评估在进行隧道混凝土应力分析之后，需要对计算结果进行评估。
评估的内容包括：（1）计算结果的合理性，包括是否符合设计要求和实际情况。
（2）计算结果的可靠性，包括精度、稳定性和可重复性等。
（3）计算结果的可视化，包括应力云图、变形云图等。
7. 结果分析和优化建议在对计算结果进行评估之后，需要对结果进行分析，并提出优化建议。
优化建议可以包括结构设计优化、施工工艺优化、材料选择优化等方面。
三、总结公路隧道混凝土应力分析技术是一项复杂的技术，需要进行前期准备、应力分析方法的选择、材料参数的确定、模型的建立、载荷边界条件的确定、计算结果的评估以及结果分析和优化建议等工作。
铁路隧道地应力测试方案
某铁路隧道地应力测试与分析方案长江水利委员会长江科学院2009年5月1．研究目的为了研究某铁路隧道的围岩应力状态（或称“地应力”，下同）及施工期岩暴发生的可能性，拟在该隧道典型断面进行水压致裂法地应力测试，并采用有限元数值方式模拟地应力散布、评价隧道施工期岩爆发生的可能与级别。
2．地应力测试与分析方案地应力测量的常常利用方式有二维水压致裂法和三维应力解除法（参见GB/T50266-99《工程岩体实验方式标准》、SL264-2001《水利水电工程岩石实验规程》）。
相对而言，水压致裂法直接测量钻孔横断面的主应力量值，操作也更简单快捷；三维应力解除法主要用于测量浅孔的三向应力状态，但量值需通过岩石弹性参数来计算取得。
鉴于隧道开挖引发的应力扰动区深达30~40m，而且施工紧张，从技术和工期两方面综合考虑，选择水压致裂法、在隧道内部进行地应力测试。
钻孔水压致裂法测试按照地质条件，选择岩石比较完整的隧道断面，布置两个浅钻孔（一水平孔，一铅直孔，深度同为40m），用水压致裂法同时测量围岩初始应力状态和开挖扰动区的应力散布趋势。
每一个钻孔内，按照钻孔岩芯柱状图，选择岩石比较完整的深度区间，完成6~8点常规水压致裂法测试，并进行压裂痕方向印模（每孔至少2点），以取得各测孔横断面内主应力大小及方向。
地应力场有限元模拟分析及岩爆评价为了从单断面测试结果取得整个隧道大埋深区间的岩体应力散布、评价施工期岩爆和围岩稳定性，拟结合岩体地质力学条件、地形地貌条件和地应力实测资料，进行应力场数值模拟与回归分析，取得地应力的空间散布，给出地应力散布剖面。
基于隧道沿线地应力散布，应用岩石力学原理和有关技术规范，评价隧道施工期发生岩爆的可能性及品级，并对隧道开挖与支护方案提出相应的建议。
3．测试的技术标准与测试步骤执行技术标准：《工程岩体实验方式标准》（GB/T50266-99）、《水利水电工程岩石实验规程》（SL264-2001）及交通行业规范。
地应力与地应力测量方法简介
地应力与地应力测量方法简介3.1 地应力与地应力测量方法简介地应力，又称原岩应力，也称岩体初始应力或绝对应力，是在漫长的地质年代里，由于地质构造运动等原因产生的。
在一定时间和一定地区内，地壳中的应力状态是各种起源应力的总和。
主要由重力应力、构造应力、孔隙压力、热应力和残余应力等耦合而成,重力应力和构造应力是地应力的主要来源。
地应力的形成主要与地球的各种动力运动过程有关，其中包括：板块边界受压、地幔热对流、地球内应力、地心引力、地球旋转、岩浆侵入和地壳非均匀扩容等。
另外，温度不均、水压梯度、地表剥蚀或其他物理化学变化等也可引起相应的应力场。
而重力作用和构造运动是引起地应力的主要原因，其中尤以水平方向的构造运动对地应力的形成影响最大。
地应力测量，就是确定拟开挖岩体及其周围区域的未受扰动的三维应力状态，这种测量通常是通过多个点的量测来完成的。
地应力测量是确定工程岩体力学属性、进行围岩稳定性分析、实现岩土工程开挖设计和决策科学化的前提。
地应力对矿山开采、地下工程和能源开发等生产实践均起着至关重要的作用，所以地应力研究是当前国际采矿界上的一个前沿性课题，近几十年来，世界上许多国家均开展了地应力的测量及应用研究工作,取得了众多的成果。
随着矿区开采现代化进程的不断提高和开采深度的不断增加，对矿区所处的地质条件和应力环境提出了更进一步的要求。
查明矿区深部煤炭资源的开采地质条件和应力环境，为深部矿井的设计、建设和生产提供更加精细可靠的地质资料和数据，以便采取有效技术手段和措施，避免和减少灾害的发生，是实现矿井安全高效生产的重要保障。
地应力是引起采矿工程围岩、支架变形和破坏、产生矿井动力现象的根本作用力，在诸多的影响采矿工程稳定性因素中，地应力是最重要和最根本的因素之一。
准确的地应力资料是确定工程岩体力学属性，进行围岩稳定性分析和计算，矿井动力现象区域预测，实现采矿决策和设计科学化的必要前提条件。
采矿规模的不断扩大和开采深度的纵深发展，地应力的影响越加严重，不考虑地应力的影响进行设计和施工往往造成露天边坡的失稳、地下巷道和采场的坍塌破坏、冲击地压等矿井动力现象的发生，致使矿井生产无法进行，并经常引起严重的事故，造成人员伤亡和财产的重大损失。
吴同山隧道地应力测试的方法与成果
吴同山隧道地应力测试的方法与成果摘要：近年来，国内高速公路工程掀起建设热潮，对于山区高速公路，隧道的地质条件和设计具有重要意义。
笔者以福建省永春至永定高速公路吴同山隧道为例，对其地应力条件的测试方法作以说明，对类似隧道工程有一定的参考价值。
关键词：高速公路隧道地应力地质勘察Abstract: in recent years, domestic highway engineering a construction boom, for the mountainous area highway, the geological conditions and tunnel design is of great significance. The author quan in fujian province highway tunnel yongding to WuTongShan as an example, the ground stress test method of the conditions to explain to the similar tunnel project is of some reference value.Keywords: highway tunnel geostress geological investigation1 项目概况1.1 工程概况拟建的吴同山隧道位于福建省安溪县湖头镇，总体呈北东～南西向曲线形展布。
隧道采用分离式，其中左洞起讫桩号ZK8+217～ZK11+394，总长3177m；右洞起讫桩号K8+215～K11+390，总长3175m；净空（宽×高）均为10.25×5.0m。
设计时速80km/h，最大埋深489m，属特长隧道。
1.2 隧址区地质概况本隧道在区域地质上位于闽西南拗陷带与闽东火山断拗带之间，区内构造较发育，在地质历史上先后经历了加里东、印支、燕山和喜山期重大构造运动，致使区内构造复杂及岩浆侵入频繁，奠定了本区地质构造基础。
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公路长隧道地应力测试布置及应力场评估
摘要：公路长隧道地应力测试应力场评估
对于公公路长隧道工程来说，地应力的测试是保证隧道质量和安全的关键部分。
所以对
于测试的布置也需要结合全方面考虑，做好细致的安排。
应力场的评估可以帮助施工单位对
隧道围岩地力状态具有基本的了解，对施工方案的设计可以起到参考作用，有利于工程的顺
利开展。
一、公路长隧道地应力测试布置要点
公路长隧道的地应力测试是隧道工程的重要部分，当然也有很多需要注意的实施要点。
首先要注意的是明确测试目的，再者需要注重测试方法的选择，在测孔和钻孔测点也要进行
科学合理的布置。
只有重视这些要点的操作，才能保证隧道地应力测试的效果。
1.1明确测试目的
在公路长隧道应力测试布置阶段，最先注意的问题就是要明确测试的目的，才能针对目
的有方向的做好测试布置工作。
现阶段，施工单位利用这个测试是想要达到了解隧道工程的
地应力场的分布特征，进而能够结合地形特征做好施工方案的设计，达到保证施工进度和质
量的目的。
只有明确了这个目的，对于隧道工程中地质条件复杂多变，展开难度较大而且测
试结果有局限性等问题才能有足够的心理准备和方案上的设计，争取做到最详尽的测试安排
布置。
1.2选择测试方法
选择合适的测试方法对于隧道工程中的地应力测试有事半功倍的效果。
一般会选择在隧
道工程实施的初始勘察阶段进行测试，这时候采取测试能够及早发现问题，可以及时做好施
工方案的调整，防止在接下来的施工中产生不必要的人才和财力的浪费。
最合适的测试方法
是水压致裂法，这种方法已经经过专家的理论推敲和实践检验，是现下专业委员会建议使用
的测试方法。
它的优点在于测量的深度大而且不受岩石弹性度的限制，这会在资料的收集整
理方法提供很大的便利。
而且它的操作也较为简单，测试周期短，能够帮助工程的施工在保
证质量的基础上提高工作效率。
1.3做好测孔布置
测孔布置阶段需要充分结合隧道的地形特征和周边岩石的密度和硬度。
在单个长隧道中
最好布置两个及两个以上测孔，保证测孔之间的合理距离和大小范围，尽量减少误差，以确
所布置的测孔都能真正发挥其作用。
布置测孔时还应该尽量避免测控的断层部分，减少地质
因素对其的影响，最好选取比较典型的具有代表性的隧道阶段进行布置，一方面便于测试的
正常实施，另一方面也能保证测试数据的实用性和通用性。
1.4钻孔测点布置
钻孔测点的布置需要施工单位依据先前协议以及隧道实施环境的各种因素进行综合的考
虑后才能确定。
这部分的施工原则就是要通过实时观察地形状态和岩芯的完整程度，保证钻
孔测点布置的自主性和灵活性，对隧道过程进行有效的数据测量和采集。
要格外注意的是，
在隧道深埋的部分要安排两个及两个以上测点，而且尽量拓宽深度范围进行钻孔测点的布置
并实施测量。
这部分的布置要点都是为了保证数据的充分采集，保证数据的有效性。
二、公路长隧道的应力场评估要点
对于公路长隧道的应力场评估是对隧道围岩部分性能和承受力的测量。
在这方面需要注
意的要点包括对应力值大小和方向的精准测量，还有注意地质条件的变化和多种可能影响测
量结果的因素。
只有从这方面进行评估工作的设计和实施，才能保证应力场评估的准确性。
2.1应力值大小的测量
对于隧道中围岩部分应力值大小的测量，需要采取合适的方法进行评估和测量。
首先对
于需要测量的位置要事先做好评估和计划，尽量选取有代表性的位置，避免对岩壁断层等隧
道部分，减少不可控因素的影响。
对于采集好的数据要及时进行登记和整理。
为保证数据的
准确性和可用性，可以采取多次测量取平均值的方法来减少误差。
当然对于偏差较大的数据，不能予以采用，并且分析出现问题的原因，避免这种情况的再次发生。
整理好的数据一定要
严格落实登记，并在多处媒体和资料上做好备份工作，为后期施工方案的设计和实施提供方
便。
2.2应力值方向的测量
应力值方向的准确测量要求测量人员具有专业素质，能够正确利用科学设备与自身丰富
的实践经验相结合。
对应不同深度的位置，测量方式也要不断变化和调整，在登记时要标注
好测量的方向所在的位置深度以及地形状况等细节因素，以确保分析人员能够更直观的对搜
集的方向数据进行分析，进而确定好最合适，最准确的方向位置。
一般在测量时，尽量使用
多种样本都进行测量工作来综合考虑到多方面的因素，对于这种样本较多的情况，可以在选
取中位数进行统计登记，但是也要做到方向数据的精准细致。
2.3地质条件变化影响
由于是隧道工程施工，具有很大的特殊性。
地质条件多变就是很常见的因素，在施工和
测量评估的过程中，很有可能就会因为板块的运动和压力值大小和方向的变化影响到评估工
作的进度和测量结果。
这时候，就需要相关人员做好充分的心理准备，积极使用先进的科学
方法和设备进行尝试测量，在最大程度上保证应力场评估工作的顺利进行和数据的准确测量。
当然，应力场评估工作也只是对隧道围岩地应力现有状态的粗略估计，尚且不能很好的预估
到稳定状态下未来数据的趋势走向，对于易变因素的影响自然也没有很好的抑制效果。
工作
人员只能在现有技术成果的基础上勤加测量，结合以往数据，通过尽可能贴合实际的推断进
行对现状的分析。
无论是整体的施工单位，还是专业的技术人员都需要充分认识到这一点，
不能过分夸大隧道应力场评估工作的作用。
2.4多种因素综合考虑
总体来说，对隧道工程的应力场评估需要结合多种因素的烤炉。
要做好评估工作，良好
的工作环境必不可少，不仅能给工作人员愉悦的心情和工作的动力，还帮助工作人员进行秩
序化和高效率的工作。
还要注意的是自然天气因素的影响，时刻注意天气预报，对暴雨天或
者有可能发生的自然灾害做好预防和准备工作。
同时在工作中，还要提高所有人员的身心素
质和行为规范水平，只有对工作具有积极负责的心态，才能保证应力场评估工作的顺利展开，测量效果才能得以保证，并对接下来的工程部分做好基础和准备工作。
三、总结
公路长隧道的地应力测试和应力场评估工作现已是公路隧道工程的重要组成部分，施工
单位必须正视到它的重要性和必要性。
在实际操作中，也要注意各方面技术要点的准确操作。
对于地应力测试布置方面，要注意明确测试目的并且选择合适的方法，对测孔和钻孔测点的
位置也要精心选择。
对于应力场的评估，需要结合多方面的因素对应力值的大小和方向做好
评估工作。
参考文献：
[1]黄巧雯.复杂构造条件下的隧道地应力测试及分析[J].内蒙古科技与经济，2017（13）
[2]彭潜.某长大隧道地应力特征及围岩开挖稳定性分析[J].长江科学院，2016（6）。