基于功效系数法和地应力场反演的深埋长大隧道岩爆预测研究

岩爆是深埋长大隧道面临的主要地质灾害之一,其“孕育-发生-发展”全过程异常复杂,使其成为地下工程中的世界性难题。准确反映地应力变化规律以及区域内地质构造影响,结合实测资料进行岩爆分级预测,对保障隧道前期勘察设计及后期安全施工具有重要意义。根据隧道工程地质资料,通过COMSOL Multiphysics和Rhino建立三维数值计算模型,反演分析得到整个区域的初始地应力场。在综合分析影响岩爆关键因素的基础上,从“储能性-倾向性-突发性”研究角度,选取岩石单轴抗压强度与围岩洞壁最大主应力比(σ_c/σ_max)、围岩洞壁最大切向应力与岩石单轴抗压强度比(σ_θ/σ_c)、岩石强度脆性系数(σ_c/σ_t)及岩石弹性能指数(W_et)作为评价指标。采用熵权法确定指标权重,运用功效系数法加权计算总功效系数值,构建了一种基于功效系数法和地应力场反演的深埋长大隧道岩爆预测模型,并将其应用于川藏铁路桑珠岭隧道。研究结果表明,该模型具有较高的准确性和可靠性,为类似深埋长大隧道岩爆预测提供了一种新的参考。     

塔里木盆地牙哈-英买力地区寒武系-下奥陶统白云岩形成机理

根据铸体薄片鉴定、阴极发光显微镜观察、碳、氧稳定同位素测定、微量元素分析及包裹体测温等手段,对塔里木盆地牙哈—英买力地区寒武—下奥陶统深埋热液白云岩类型及成因机理进行了详细的研究。认为研究区深埋藏白云岩主要由细晶或中晶白云石组成,白云石呈自形或半自形晶。δ13CPDB值为-1.63‰2.31‰,平均为0.25‰,δ18OPDB值为-11.49‰-6.02‰,平均为-8.72‰;锶含量较低,在77×10-6107×10-6之间,二价铁、锰含量较高,具有高的有序度和低的CaCO3摩尔含量的特点。各种资料表明,该类白云岩是在深埋藏环境中较高温度条件下形成的,白云岩的形成与海西期岩浆喷发活动有关,变质岩体的分布控制了白云岩的分布。白云化流体来自岩浆热液、变质热液、有机酸及区域地下热卤水的混合,白云化所需的Mg2+来自岩浆岩中铁镁矿物的分解、埋藏压实过程中粘土矿物的脱水作用等。因此其白云化机制可称之为“深埋热液白云化”。      

岩溶水流系统识别方法及其在引调水工程隧洞选线中的应用

某国家重大引调水工程引水隧洞将穿越聚龙山向斜可溶岩地层，可能面临严重岩溶涌突水问题。为了查明隧洞突涌水条件，选择岩溶水害风险较低的引水方案，综合采用岩溶水文地质调查、水化学与同位素分析等方法对聚龙山向斜岩溶水流系统特征进行了识别。结果表明:聚龙山向斜含水系统具有"两含夹一隔"的多层结构，下部二叠系主要为埋藏型岩溶弱发育区，而上部三叠系裸露型岩溶区中发育了具有多级水流系统的巨型岩溶汇水盆地。穿聚龙山向斜段工程论证的3个方案中，A线方案从向斜西段岩溶水系统的补给区穿越，隧洞穿可溶岩段长度短、且全部为埋藏型岩溶，剖面上绕避了三叠系岩溶汇水盆地，发生岩溶涌突水的风险低；而B线方案和C线方案均进入了三叠系岩溶汇水盆地，穿越裸露型可溶岩段的长度大，遭遇高压岩溶突水的风险高，故推荐A线引水方案。研究成果可为引水隧洞线路比选提供科学依据，对类似深埋长隧洞工程建设也具有参考价值。