２０１７年４月 第４期（总２２３）铁道工程学报 Ａｐｒ ２０１７ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＲＡＩＬＷＡＹ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＳＯＣＩＥＴＹ ＮＯ．４（Ｓｅｒ．２２３） 文章编号：１００６—２１０６（２０１７）０４—００４６—０５ 川藏铁路某超深埋隧道地应力特征及岩爆分析 王 栋 李天斌 蒋良文２ 林之恒２ 冯 涛２ （１．成都理工大学，成都６１００５９；２．中铁二院工程地质创新工作室，成都６１００３１） 摘要：研究目的：超深埋折多山隧道是川藏铁路雅康段控制性工程，隧址位于我国西部新构造运动活跃的“Ｙ” 字形构造带核心区域，其地应力特征及岩爆预测对铁路选线、设计和施工具有重要意义。本文通过地应力测 试数据，数值模拟来分析折多山隧道隧址区及洞身的应力分布特征，明确最大主应力的方向，并利用岩石的单 轴加卸、载应力一应变曲线计算其隧道围岩的岩爆倾向指数，分析发生岩爆的岩石力学指标，结合深孑Ｌ钻探成 果、岩石力学试验、水文试验成果来综合分析川藏铁路折多山隧道发生岩爆的强度。 研究结论：（１）川藏铁路折多山隧道最大主应力为水平应力，方向为ＮＥＥ向，实测地应力最大值为１７ ＭＰａ， 数值模拟洞身最大值可达到４８ ＭＰａ；（２）通过岩爆倾向性指数试验分析可知，围岩具备发生中等～强烈岩爆 的储能和释能条件；（３）通过综合分析可知，折多山隧道易发生中等～强烈岩爆；（４）该研究结论可为隧道设 计提供依据，也可为邻近区域隧道围岩稳定性判断提供借鉴。 关键词：超深埋隧道；应力特征；岩爆倾向性；岩爆 中图分类号：Ｕ２１２．２２ 文献标识码：Ａ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｔｒｅｓｓ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ Ｒｏｃｋ Ｂｕｒｓｔ ｏｆ Ｕｌｔｒａ Ｄｅｅｐ Ｂｕｒｉｅｄ Ｔｕｎｎｅｌ ｉｎ Ｓｉｃｈｕａｎ——Ｔｉｂｅｔ Ｒａｉｌｗａｙ ＷＡＮＧ Ｄｏｎｇ ，ＬＩＮ Ｔｉａｎ—ｂｉｎ ，ＪＩＡＮＧ Ｌｉａｎｇ—ｗｅｎ ，ＬＩＮ Ｚｈｉ—ｈｅｎｇ ，ＦＥＮＧ Ｔａｏ （１．Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ ６１００５９，Ｃｈｉｎａ；２．Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｓｔｕｄｉｏ ｏｆ ＣＲＥＥＣ， Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ ６１００３１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｕｒｐｏｓｅｓ：Ｕｌｔｒａ ｄｅｅｐ ｂｕｒｉｅｄ ｔｕｎｎｅｌ ｏｆ Ｚｈｅｄｕｏｓｈａｎ ｉｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｋｅｙ ｐｏｒｊｅｃｔ ｏｆ Ｃｈｅｎｇｄｕ ｔｏ Ｋａｎｇｄｉｎｇ Ｒａｉｌｗａｙ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｗｅｓｔｅｒｎ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｆａｍｏｕｓ’’Ｙ”ｓｈａｐｅｄ ｔｅｃｔｏｎｉｃ ｗｅｄｇｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｒｅ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｆｏｒ ｒａｉｌｗａｙ ｒｏｕｔｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ Ｓｉｃｈｕａｎ—Ｔｉｂｅｔ Ｒａｉｌｗａｙ Ｃｈｅｎｇｄｕ ｔｏ Ｋａｎｇｄｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｚｈｅｄｕｏｓｈａｎ ｔｕｎｎｅｌ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｄａｔａ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｚｈｅｄｕｏｓｈａｎ ｔｕｎｎｅｌ ａｒｅａ，ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｓｔｒｅｓｓ．Ａｎｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｒｏｃｋ ｓｔｒｅｓｓ—ｓｔｒａｉｎ ｃｕｒｖｅ ｕｎｄｅｒ ｕｎｉａｘｉａｌ ｌｏａｄｉｎｇ—ｕｎｌｏａｄｉｎｇ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ， ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｄｅｅｐ—ｈｏｌｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ，ｒｏｃｋ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｔｅｓｔ， ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ Ｚｈｅｄｕｏｓｈａｎ ｔｕｎｎｅｌ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ：（１）Ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ Ｚｈｅｄｕｏｓｈａｎ ｔｕｎｎｅｌ ｉｓ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｉｓ ＮＥＥ，ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｍａｘｉｍｕｍ ｖａｌｕｅ ｉｓ １７ ＭＰａ，ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ’ｖａｌｕｅ ｉｓ ４８ ＭＰａ；（２）Ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｉｎｄｅｘ ｔｅｓｔ，ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｈａｓ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ ｒｅｌｅａｓｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ 收稿日期：２０１７—０２—２７ 作者简介：王栋，１９８２年出生，男，高级工程师。 第４期 王栋李天斌蒋良文等：川藏铁路某超深埋隧道地应力特征及岩爆分析４７ ｍｅｄｉｕｍ ｔｏ ｉｎｔｅｎｓｅ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ．（３）Ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ ｍｅｄｉｕｍ ｔｏ ｉｎｔｅｎｓｅ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ ｏｆ Ｚｈｕｏｄｕｏｓｈａｎ ｔｕｎｎｅｌ ｉｓ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｔｏ ｏｃｃｕｒ．（４）Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ，ａｎｄ ａｌｓｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｕｌｔｒａ ｄｅｅｐ ｂｕｒｉｅｄ ｔｕｎｎｅｌ；ｓｔｒｅｓｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ｔｈｅ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ；ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ １ 研究背景 川藏铁路成都至康定（新都桥）段，自东向西总体 地势急剧抬升，由海拔４００ ｍ左右的四川盆地爬升到 位于康定县提如村３１８国道边，隧道长度约１９ ７６３ ｍ。 隧道最大埋深约１ １２４ ｍ。折多山隧道为川藏铁路控 制性重点工程，洞身段海拔为３ ８００—４ ７００ ｍ。隧址 区在一级构造上所在区域地处扬子准地台西缘与松潘一 海拔３ ６００～４ ０００ ｍ的川西高原。在区域内鲜水河构 造带、龙门山构造带以及川滇构造带形成了我国西部 著名的“Ｙ”字形构造，线路位于“Ｙ”字形构造的逆冲 楔合部位（如图１所示）。沿线发育龙门山断裂带（二 郎山东、中、西断裂）、鲜水河断裂带（康定一色拉哈断 裂、折多塘断裂、雅拉河断裂）、泸定断裂、玉农希断裂 等多条区域性大断裂。折多山越岭隧道位于玉龙希断 裂的北东起始端，地质构造复杂，活动断裂、高地应力、 高烈度地震、高温热害是隧道建设面临的诸多地质难 题。隧址区地应力特征及岩爆分析对铁路选线、设计 和施工具有重要意义…。本文结合折多山越岭隧道 的线路走向，在区域地质构造和地应力测量结果综合 分析的基础上，进行了岩爆倾向性试验测试，以及基于 实测地应力值和岩石力学试验数据对全隧道的应力场 分布进行了数值模拟，并判断了该隧道可能发生岩爆 的强度。 图１折多山隧址区构造纲要简图 ２ 隧道规划区工程地质特征 ２．１ 隧道工程地质概况 折多山隧道进口位于康定县光明村毛家沟，出口 甘孜褶皱带的川滇复向斜、康滇复背斜、龙门山褶皱带 的结合部，其西紧靠康滇地轴，东邻龙门山构造带。在 二级构造上处于鲜水河构造带内。隧道与玉龙希断裂 相交。隧道区域地层出露主要为印支一燕山期侵入岩 （＾ｙＢ５）黑云母花岗岩、三叠系变质岩地层。 ２．２隧址区地应力特征 ２．２．１区域地应力特征 康定县日地村附近２３０．１ ｍ深孔开展了水压致裂 地应力测量（２００３年） ｊ，岩石坚硬、致密、总体完 整，岩性为花岗闪长岩。该地应力测量值为１７．６８— ２５．３２ ＭＰａ，属于较高应力水平，主应力方向为Ｎ６０。～ ７２。Ｅ；３个主应力关系为ｏｒＨ＞ｏｒｈ＞ｏｒ 。 康定县瓦斯沟同样在２００ ｍ的深孔内进行了水压 致裂地应力测量（２００８年９月） Ｊ，岩性为花岗岩，地 表岩体相对完整，该地应力测量值为１．７—６．３１ ＭＰａ， 属于偏低应力水平；方向为Ｎ８１。Ｅ，３个主应力关系为 ｒｏ／／＞ ｈ＞ｏｒｖ。 由这两次测量可知，靠近鲜水河断裂区的最大主 应力值较高，方向均为ＮＥＥ，３个主应力关系为ｏｒ ＞ ｈ＞ｏｒｖ。 ２．２．２隧道区地应力特征 川藏铁路成康段折多山隧道地应力测试中钻孔 ＣＺ—ＺＤＳ一０１孑Ｌ深约２９０．２０ ｍ，钻孔水位距离孑Ｌ口约 ０．０ ｍ，终孔口径为７５．０ ｍｍ。岩芯相对完整。在 １００．０～２６０．０ ｍ深度内共成功进行了６段水压致裂 地应力测量试验，压裂段长０．８ ｍ。地应力特征为： 一是，钻孔ＣＺ—ＺＤＳ一０１在洞身附近的最大水 平主应力量值约为１７．２ ＭＰａ（如表１所示），最小水平 主应力约为１２．０ ＭＰａ，估算的垂向主应力约为７．７ ＭＰａ。 二是，钻孔ＣＺ—ＺＤＳ一０１所测得三向主应力量值 关系式为ｏｒ ＞Ｏｒ ＞ｏｒ ，应力特征以水平构造应力为 主，最大主应力方向Ｎ７１。～８１。Ｅ，与康定县日地沟所 测地应力方向基本一致，与玉龙希断裂走向基本一致。 ４８ 铁道工程学报 ２０１７年４月 三是，水压致裂测试过程中获得钻孔岩石的原地 抗张强度在０．０～８．５ ＭＰａ之间。 表１折多山隧道ＣＺ—ＺＤＳ一０１测点水压致裂 原地应力测量结果表 表２数值模拟结果与深孔实测应力对比表 深度／ｒｎ １１７～１１８ １６３—１６４ 实测 Ｈ／ＭＰａ ｈ／ＭＰａ 模拟计算 １０．２ １２．３ １３．１ １４．８ １５．１ １５．４３ 实测 ７．１６ ８．４９ ８．８６ ９．８７ １１．２４ ９．４２ 模拟计算 ６．４ ７．８ ８．６ １Ｏ．５８ １２．１Ｏ １２．３６ １１．４９ ｌ２．８０ １３．６３ １５．４８ １７．４４ １４．２Ｏ 深度／ｍ ｌ１７．５８一ｌ１８．３８ １６３．６１～１６４．４１ １９１．４８—１９２．２１ ＯｒＨ／ＭＰａ ｈ／ＭＰａ Ｏｒ ／ＭＰａ １１．４９ １２．８Ｏ １３．６３ ７．１６ ８．４９ ８．８６ ３，１２ ４．３３ ５．０６ 方向 Ｎ７１。Ｅ １９１～１９２ ２２９—２３０ ２４７～２４８ ２５２～２５３ ２２９．０７—２２９．８７ ２４７．６２—２４８．４２ １５．４８ １７．４４ ９．８７ ｌ１．２４ ６．０６ ６．５５ Ｎ８１。Ｅ ３．３计算结果分析 最大主应力（Ｓ…）分布主要受埋深控制，埋深越 大，最大主应力值越大。断层破碎带范围一般表现出 注： 、 ｈ、 分别为最大、最小水平主应力和根据上覆岩 石埋深计算的垂向主应力。 应力消散，最大主应力值有相对降低趋势，岩性分界线 附近发生应力富集现象，具体表现如下： ＤＫ ３７１＋１６３～ＤＫ ３６３＋１００最大主应力值相对 较小，５～２５ ＭＰａ，段内隧道围岩主要受隧道埋深控 制，埋深越大，最大主应力值相对较大，段内断层破碎 带最大主应力值相对附近完整岩体有消散减小趋势； ＤＫ ３６３＋１００～ＤＫ ３５１＋４００沿洞轴向最大主应力值 ３地应力数值模拟分析 ３．１模型情况 折多山隧道里程：ＤＫ ３７１＋１６３～ＤＫ ３５１＋４００， 全长１９．７６３ ｋｍ，该模型沿隧道轴向长度２１．５６ ｋｍ， 横向宽度５００ ｍ，网格节点２７ ８７８个，单元数量 １１９ ０５９个。 相对前段较大，１５～４１ ＭＰａ，其中复合断层附近有应力 集中作用。 ３．２计算结果与深孔实测应力 川藏铁路成康段折多山隧道ＣＺ—ＺＤＳ一０１孔地 应力测量位于里程ＤＫ ３６３＋７５０左２５ Ｉ１１处，水压致裂 原地应力测量与数值模拟结果对比如表２所示。 断层破碎带一般对地应力有消散作用，但复合断 层ＤＫ ３５８＋５００、ＤＫ ３５７＋４００及ＤＫ ３５７＋００附近有应 力集中作用，最大主应力值约４８ ＭＰａ（如图２所示）。 宝 ＼ 图２隧道洞身最大主应力分布曲线 ＤＫ ３５７＋０００附近岩性分界线附近应力出现集中 附近有应力集中明显，开挖过程岩爆现象可能较为严 重。 现象，受附近区域性逆冲断层影响，处于断层下盘围岩 体有应力消散减小现象，而位于断层上盘围岩体应力 集中现象明显。 ３．４数值模拟分析结论 ４围岩稳定性分析 ４．１岩爆倾向性指数试验 从整体上看，隧道围岩应力大小受隧道埋深的控 制，隧道埋深越大，隧道围岩的最大主应力值越大。根 岩爆的形成是能量存储与快速释放直至形成大小 不等的碎块并脱离母岩的过程 Ｊ，岩爆倾向性指数就 反映了岩体储释能性质。本次试验选择了１Ｏ组试样 进行试验，岩性均为石英粉砂岩，其代表性试件单轴加 卸、载应力一应变曲线如图３、图４所示。利用下式计 算岩爆倾向性指数Ｗｅｔ，其结果如表３所示。 Ｗｅｔ： ／ （１） 据自重应力计算结果，对比深孔实测结果表明，隧区存 在水平向的构造应力，水平构造应力值约６ ＭＰａ，隧道 开挖会改变洞室围岩局部应力分布状态，仰拱、边墙及 拱脚部位应力分布会随施工过程作出调整。断层及岩 性分界线ＤＫ ３５８＋５００、ＤＫ ３５７＋４００及ＤＫ ３５７＋０００ 第４期 王栋李天斌蒋良文等：川藏铁路某超深埋隧道地应力特征及岩爆分析４９ 式中咖 ——弹性应变能（卸载曲线以下的面积）； 咖 ——耗散的应变能（加载与卸载曲线之间的 表３岩爆倾向性指数试验成果表 取样深度／ｍ ２５１．０～２５１．３ ２５１．７—２５２．０ ２５１．７～２５２．０ ２７７．４—２７７．６ ２６７．０～２６７．３ ２６７．３～２６７．５ 面积）。 ∞加试样编号 １—１ １—２ １—３ １—３ ２—１ ２—２ 天然密度 ／（ｇ・ｃｍ。） ２．７４ ２．７６ ２．７８ ２．７８ ２．７５ ２．７６ 岩爆倾向性 指数Ｗｅｔ ２．０４ ７．３４ ５．４１ 岩石单轴抗压 强度／ＭＰａ ９６．００ １３６．３７ １１８．３６ ９６．２ｌ 卸载值与 破坏值的比值 ０．６Ｏ ０．４７ ０．６４ ４．２５ ２．１３ ６２．１５ ６５．８８ ０．７６ ０．６５ ２６７．５—２６７．８ ２７７．０～２７７．２ ２７７．２—２７７．４ ２—３ ３—１ ３—２ ２．７７ ２．７６ ２．７６ ５．６２ ２．８１ ６．５２ １１６．４２ ７８．９７ １４０．６０ ０．６０ ０．８８ ０．４７ ２７７．４～２７７．６ ２５１．Ｏ～２５１．３ ２５１．７～２５２．０ ２５１．７～２５２．０ ２７７．４～２７７．６ ３—３ １—１ １—２ １—３ １—３ ２．７４ ２．７４ ２．７６ ２．７８ ２．７８ ４．８８ ２．０４ ７．３４ ５．４１ １１１．２４ ９６．０ｏ １３６．３７ １１８．３６ ９６．２１ ０．６２ ０．６Ｏ ０．４７ ０６４ ．２６７．０—２６７．３ ２—１ ２．７５ ４．２５ ６２．１５ ０．７６ Ｗｅｔ＝２．０～４．９，中、低烈度岩爆；Ｗｅｔ＜２．０，则不产生 ７０ ６０ 岩爆。由以上试验分析可知，川藏线折多山隧道中占 据８０％隧道围岩岩性的石英粉砂岩，具有发生中等～ 姜５０ ｂ ４０ ３Ｏ 严重岩爆的储能及释能条件。 ４．２岩爆预测 隶２０ １Ｏ ０ ０ 折多山隧道埋深大，通过深孔地应力测试及数值 模拟分析知其地应力值极高，且通过钻探成果，其岩芯 ０．１ ０．２ ０．３ ０．４ ０．５ ０．６ ＲＱＤ ８０％，岩芯采取率约９５％，多为长柱状，其岩芯 轴向应变 ／％ 完整性好，具备了较好的储能条件 ］。而通过岩爆倾 向性指数试验可知，其储能及释能性质也具备中～强 烈岩爆的条件。根据折多山ＣＺ—ＺＤＳ一０１抽水试验 结果，其岩层渗透系数 为０．０１９ ２～０．０２７ ７ ｒｎ／ｄ，为 弱透水层，单位流量ｑ为０．０９１—０．１３２ ｍ ／（ｈ・ｍ）， 图３ １－２试样Ｗｅｔ测试曲线 为弱富水区。综合判断该区域地下水弱发育，也为岩 爆的发生创造了条件＿５ Ｊ。因此，通过地质环境的分 析、岩体的储释能条件及应力场的特征综合判断，该折 多山超深埋隧道有可能产生中等～强烈的岩爆。 ５ 结论 ０ ０．２ ０．４ ０．６ ０．８ １．０ 折多山隧道的工程地质环境、地应力条件和岩体 储释能性质决定了该深埋隧道可能出现强烈的岩爆灾 害。本文首次基于区域地质构造、地应力测试及岩石 轴向应变 ／％ 图４ ２—３试样Ｗｅｔ测试曲线 力学试验以及数值分析计算，得到以下主要结论： 岩爆倾向性指数Ｗｅｔ值大小反映的是岩石储能与 （１）根据区域地质情况、活动断裂分布情况以及 多个地应力测量数据，综合分析来看，折多山深埋隧道 所处的地应力状态总体上表现为ｏ－Ｈ＞ｏｒ ＞ ｈ，而地 释能的特质。状态相同情况下，Ｗｅｔ值高，岩石的储能 能力就大，释放的能量也就大，为发生高烈度的岩爆创 造条件。波兰国家标准中：Ｗｅｔ＞１５．０，则严重岩爆；当 应力状态以构造应力作用为主。实测地应力最大值为 ５０ 铁道工程学报 ２０１７年４月 １７ ＭＰａ，数值模拟最大水平主应力 为４８ ＭＰａ。 （２）最大主应力方向为Ｎ７１。～８１。Ｅ，与康定县日地 沟所测地应力方向基本一致，也与玉龙希断裂走向基本 一Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｇｅｏｓｔｒｅｓｓ Ｓｔａｔｅ ａｎｄ Ｓｅｉｓｍｉｃ Ｒｉｓｋ ｉｎ Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｓｅｇｍｅｎｔ ｏｆ Ｌｏｎｇｍｅｎｇｓｈａｎ Ｆｒａｃｔｕｒｅ Ｂｅｌｔ［Ｊ］． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， 致。与线路呈大角度相交，对围岩稳定性影响较大。 （３）从岩石的倾向性指数试验可知，其储能及释 ２０１３（１）：２８７０—２８７６． 毛红梅．隧道地应力测试与岩爆倾向性分析［Ｊ］．铁道工 程学报，２０１１（３）：６４—６８． Ｍａｏ Ｈｏｎｇｍｅｉ．Ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ Ｇｒｏｕｄ Ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ Ｔｕｎｎｅｌ ａｎｄ 能性质也具备中等～强烈岩爆的条件，水文试验也验 证了有利于岩爆发生的弱富水条件。 （４）综合分析可知，折多山隧道具备了发生中等～ 强烈岩爆的条件，在铁路设计中应针对其采取相应的 防治措施。 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｔｅｎｄｅｎｔｉｏｕｓｎｅｓｓ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｏｕｔｂｒｕｓｔ『Ｊ］． Ｊｏｕｒａｎｌ ｏｆ Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｃｉｅｔｙ，２０１１（３）：６４— ６８． ｒ ］ 李天斌，肖学沛．地下工程岩爆预测的综合集成方法 ［Ｊ］．地球科学进展，２００８（５）：５３３—５４０． Ｌｉ Ｔｉａｎｂｉｎ，Ｘｉａｏ Ｘｕｅｐｅｉ．Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｒｏｃｋｂｕｒｓｔ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ 参考文献： ［１］徐，黄润秋，范柱国，等．长大隧道岩爆灾害研究进 展［Ｊ］．自然灾害学报，２００４（２）：１６—２４． Ｘｕ Ｚｅｍｉｎ，Ｈｕａｎｇ Ｒｕｎｑｉｕ，Ｆａｎ Ｚｈｕｇｕｏ，ｅｔｃ．Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ［Ｊ］．Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｅａｒｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００８（５）： ５３３—５４０． ２ ［５］ 汪波，何川，吴德兴．深埋特长隧道岩爆预测研究［Ｊ］． １ Ｊ １ＪＲｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｒｏｃｋｂｕｒｓｔ Ｈａｚａｒｄ ｏｆ Ｌｏｎｇ Ｔｕｎｎｅｌ ｗｉｔｈ Ｌａｒｇｅ Ｓｅｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｔｕｒａｌ Ｄｉｓａｓｔｅｒｓ，２００４ （２）：１６—２４． ３ 铁道工程学报，２００９（１１）：４５—４９． Ｗａｎｇ Ｂｏ，Ｈｅ Ｃｈｕａｎ，Ｗｕ Ｄｅ￣ｎｇ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ［２］ 秦向辉，陈群策，潭成轩，等．龙门山断裂带西南段现今 地应力状态与地震危险性分析［Ｊ］．岩石力学与工程学 报，２０１３（１）：２８７０—２８７６． Ｑｉｎ Ｘｉａｎｇｈｕｉ，Ｃｈｅｎ Ｑｕｎｃｅ，Ｔａｎ Ｃｈｅｎｇｘｕａｎ，ｅｔｃ． Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｏｕｔｂｕｒｓｔ ｆｏｒ Ｄｅｅｐ—ｂｕｒｙｉｎｇ Ｌｏｎｇ Ｔｕｎｎｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒａｎｌ ｏｆ Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｃｉｅｔｙ， ２００９（１１）：４５—４９． （编辑刘会娟） （上接第２４页Ｆｒｏｍ Ｐ．２４） ｏｆ ｔｈｅ”Ｇｏｉｎｇ Ｇｌｏｂａｌ”Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ ３ 结论 （１）中德标准中大部分要求是等同的，但是在局 部内容上设计思路存在差异。德国标准较注重功能和 性能，对定义、原理作出说明，较少直接明确实现方法； 中国标准大多结合工程经验总结，直接提出结论性条 文，原理性解释简略。 Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｃｉｅｔｙ，２０１６（５）：１１７— １２２． 朱飞雄，倪光斌．开展中德铁路标准对比分析促进中 铁路标准走向世界［Ｊ］．铁道经济研究，２０１０（４）：５—９． Ｚｈｕ Ｆｅｉｘｉｏｎｇ，Ｎｉ Ｇｕａｎｇｂｉｎ．Ｔｏ Ｐｒｏｍｏｔｅ Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ”Ｇｏｉｎｇ Ｇｌｏｂａｌ”ｂｙ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ （２）中德主要技术标准参数取值基本等同，但中 国标准仍存在补充完善之处。例如，针对列车活载在 路基本体或地基内产生的垂直附加应力、列车冲击荷 载及离心力对支挡结构产生的土压力影响，建议我国 ｏｆ Ｇｅｒｍａｎｙ ａｎｄ Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ［Ｊ］．Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ．２０１０（４）：５—９． ＴＢ １０６２１－－２０１４，高速铁路设计规范［ｓ］． ＴＢ １０６２１－－２０１４，Ｃｏｄｅ ｆｏｒ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ 进一步研究，提出计算方法。 （３）德国标准提出的保护层设计理念值得借鉴， 建议我国结合工程实践加强对承载力、变形、抗冻性等 基床设计影响因素的系统研究，提出通用的设计方法， 以提高工程适用性。 Ｒａｉｌｗａｙ『Ｓ］． Ｒｉ１８３６－－２０１３，土工建筑物和岩土工程设计、建设和维护 ［ｓ］． Ｒｉ１８３６－－２０１３，Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ，Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ 参考文献： ［１］许佑顶，高柏松，杨吉忠，等．中国铁路工程建设技术标 准“走出去”战略研究［Ｊ］．铁道工程学报，２０１６（５）：１１７— １２２． ［ｓ］． 中铁二院工程集团有限公司．铁路土工建筑物手册［Ｍ］． 北京：中国铁道出版社，２００９． Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｒｙｕａｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．Ｌｔｄ． Ｒａｉｌｗａｙ Ｅａｒｔｈｗｏｒｋ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｎｕａｌ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ： Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｈｏｕｓｅ．２００９． Ｘｕ Ｙｏｕｄｉｎｇ，Ｇａｏ Ｂａｉｓｏｎｇ，Ｙａｎｇ Ｊｉｚｈｏｎｇ，ｅｔｃ．Ａｎａｌｙｓｉｓ （编辑曹淑荣）
