【摘 要】
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川藏铁路沿线地质条件复杂,构造运动活跃,隧道占比超过85%,其中多个隧道长度超过20km,最大埋深超过1000m,这些隧道大多处于高地应力环境中,故可能产生隧道围岩大变形,影响铁路工程的正常施工和运营。本文以川藏铁路伯舒拉岭隧道为工程背景,通过查阅相关文献和分析隧址区钻孔实测地应力数据,得到了伯舒拉岭隧道区域地应力分布情况以及不同岩性不同埋深下三向主应力的关系。基于实测地应力数据,建立了伯舒拉岭隧
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川藏铁路沿线地质条件复杂,构造运动活跃,隧道占比超过85%,其中多个隧道长度超过20km,最大埋深超过1000m,这些隧道大多处于高地应力环境中,故可能产生隧道围岩大变形,影响铁路工程的正常施工和运营。本文以川藏铁路伯舒拉岭隧道为工程背景,通过查阅相关文献和分析隧址区钻孔实测地应力数据,得到了伯舒拉岭隧道区域地应力分布情况以及不同岩性不同埋深下三向主应力的关系。基于实测地应力数据,建立了伯舒拉岭隧道区域的三维地质模型,通过数值模拟进一步明确了隧址区的整体地应力情况,得到了隧道高程位置处的三向主应力,并对其进行了地应力等级划分。采用完整性系数法和GSI法对伯舒拉岭隧道洞身围岩强度进行了取值研究,并以强度应力比法为核心,依据《铁路隧道设计规范TB10003-2016》、《川藏铁路高地应力软岩隧道设计暂行规定》和《铁路挤压性围岩隧道技术规范》中关于大变形分级的方法,对伯舒拉岭隧道进行围岩大变形分级,综合得到大变形分级结果。研究表明,伯舒拉岭隧道区域主应力受埋深和岩性的影响,在花岗岩、闪长岩等硬质岩中,当埋深小于400m时,水平向主应力占主导地位,超过400m时,竖直应力占主导地位;在板岩、砂岩等岩体中,水平主应力在已有深度下均占主导地位,竖直应力在三向主应力中的最小值,呈现SH＞Sh＞Sv的规律。整个区域最大主应力优势方向为NNE～NEE,隧道洞身位置的最大主应力为4.52～55.35MPa,中间主应力为3.28～34.30MPa,最小主应力为0.4～24.32MPa,分级结果显示伯舒拉岭隧道区域有74.25%的区段处于较高-极高应力级别,其中极高地应力区段占比19.99%。隧道花岗岩、闪长岩段落Ⅳ级和Ⅴ级围岩的强度分别为55 MPa、33MPa,板岩、砂岩段落Ⅳ级和Ⅴ级围岩的强度分别为25MPa、16MPa。经过分析,川藏铁路伯舒拉岭隧道发生大变形的区段总长为1060m,占隧道总长的3.66%,其中I级大变形长度190m,占隧道总长0.66%,II级大变形660m,占隧道总长2.28%,III级大变形长度210m,占隧道总长0.73%。大变形分级结果可以为伯舒拉岭隧道围岩大变形防治提供一定参考。
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