基于功效系數法和地應力場反演的深埋長大隧道巖爆預測研究*

周 航 陳仕闊 張廣澤 王喚龍 何華東 馮 君

(①西南交通大學地球科學與環境工程學院， 成都 611756， 中國)(②中鐵二院工程集團有限責任公司， 成都 610031， 中國)

0 引 言

隨著我國基礎設施建設的迅猛發展，特別是在西部山區鐵路、公路、水利工程建設中，深埋長大隧道的典型地質病害問題日益顯現，如錦屏Ⅱ級水電站隧洞群平均長度約16 700 m，最大埋深達到2525 m，巖爆災害尤其突出(邱士利等， 2011)； 川藏鐵路拉林段巴玉隧道全長13 047 m，最大埋深2073 m，據現場對13 037 m正洞和8131 m平導的初步統計，巖爆里程高達94%(嚴健等， 2018)。具有潛在巖爆風險的區段多為山高坡陡、地形起伏大的山嶺地區，加之區域構造作用強烈，隧道普遍處于高地應力環境，巖爆也成為隧道勘察設計和施工建設中最典型的地質災害之一(汪波等， 2012； Jiang et al.，2019)。全方位多角度系統地研究深部重大工程的災害孕育機制問題是解決此類問題的關鍵，這也將是21世紀我國隧道工程發展的新趨勢和新常態。

目前常用的巖爆判據有Russenes判別法、Hoek判別法、Turchaninov判別法、彈性能量指數法、臨界埋深法等，都有極強的工程針對性和適用性。近年來，國內外的眾多學者對巖爆的發生機理、形成機制、影響因素等進行了廣泛而深入的研究探討。譚以安(1991)從聲學和力學特征角度入手，以巖爆發生時的破壞方式及其危害程度，將巖爆劃分為弱、中等、強烈、極強4級； Ortlep et al.(1994)從震源機制解和破壞機制等角度對比分析了不同類型巖爆的典型特征； 徐林生(2005)從地應力條件、地質構造條件等方面對巖爆發生條件做了詳細的研究，認為高地應力條件是巖爆產生的主要能量來源；……