基于地应力场特征的川藏深埋隧道岩爆等级预测研究

摘要

地应力和岩爆是隧道动态设计的重要因素,针对川藏地区某深埋硬岩隧道地应力场特征与岩爆等级不明确的现状,提出基于地应力场特征的深埋隧道岩爆等级预测方法.采用基于神经网络替代模型的加速优化算法进行地应力反演,分析其主应力特征及与埋深的关系,并基于该隧道开挖过程中的弹性应变能特征预测该隧道开挖后的岩爆等级.结果表明,该隧道隧址区最大主应力值达到58 MPa,地应力场为σH>σV>σh.侧压力系数随埋深先上升后下降,埋深400 m时,侧压力系数为2.8,埋深达到2500 m时,侧压力系数接近1,隧洞位置侧压力系数为1.13.岩爆预测结果表明,该隧道岩爆段共11750 m,占全隧90.1％,强烈岩爆段达到5600 m.本方法获得的地应力反演结果较准确,岩爆预测结果为实际开挖中的岩爆发生情况所验证,研究成果对深埋岩爆隧道设计和岩爆防控具有显著的借鉴意义.