北天山构造演化中3阶段地应力变化及对某地下工程岩爆灾害分布的影响

北天山复杂的地质构造及多期演化使地应力方向和数值多变。在极高地应力区的深埋花岗岩施工中发生了较大范围的岩爆,影响地下工程施工安全。通过对地质构造发育和不同方向结构面配套分析,将北天山构造演化过程中地应力分为3个阶段,最大主应力由NE向、NW向转为近NS向。不同深度和不同时期地层岩体记忆残留了3个不同阶段地应力信息。采用水压致裂等方法在地面钻孔和洞内测试,结果显示最大主应力数值随深度不是线性增加,是在600～1 200 m深度呈接近45 MPa局部峰值。研究发现,地应力测试结果与钻孔饼状岩心和洞内中-强岩爆不是发生在埋深最大位置,而是发生于该峰值段深度上的花岗岩体中。说明了地质构造控制作用及3阶段地应力叠加作用的影响。     

蚀变岩工程分级与物理力学性质研究

在岩石工程中,蚀变作用通常会引发各种工程地质问题。以新疆北部某深埋长隧洞中蚀变岩为对象,研究了蚀变岩的微观特征和物理力学性质,并对蚀变岩隧洞段进行了数值模拟。结果表明岩石蚀变类型为黑云母的绿泥石化和钾长石的黏土化,利用蚀变岩中绿泥石含量与黏土矿物含量提出了蚀变指数概念,并结合蚀变岩的宏观表观特征,对其进行蚀变程度分级。随着蚀变程度的增加,岩石的吸水性、孔隙率随之变大,块体密度、饱和单轴抗压强度、弹性模量、变形模量大幅度降低。工程实例模拟发现,随着岩石蚀变程度的增强,隧洞围岩位移明显增大,揭示了蚀变作用对围岩变形破坏有很大影响。研究成果对蚀变岩地区类似工程具有一定的参考价值。     

从花岗岩爆坑方位和级别反演区域水平主应力方向和大小——以北天山某TBM施工隧道为例

采用脆性剪切破裂理论和圆形隧道断面爆坑方位,探索区域地应力反演方法。通过北天山某隧道中花岗岩岩爆坑位置及烈度级别,反演最大切向应力和隧道断面最大主应力方向和大小。结合部分实测地应力三分量结果,求得圆形洞室弹性解的最大主应力。与实测结果对比发现,反演得到的水平方向最大主应力数值稍大,说明地应力测试点避开断层结构或受花岗岩隐形结构面影响,存在实际测试数据结果偏小的异常现象。该研究结果可为类似工程勘察设计和地应力测试提供参考。