论文题目: 三峡引水工程秦巴段深埋长隧洞开挖地质灾害研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 地质工程
作者: 何锋
导师: 吴树仁,曲永新,张永双
关键词: 三峡引水工程,地质灾害,地应力,岩爆,大变形,隧道突水
文献来源: 中国地质科学院
发表年度: 2005
论文摘要: 本文结合实际工程，在收集、分析前人研究结果的基础上，通过野外地质调查，室内试验测试分析和模型计算，运用工程地质学、岩体力学等多学科理论和方法，开展三峡引水工程秦巴段深埋长隧洞开挖地质灾害方面的研究工作，在项目组各位老师和同学的协助下，重点研究：（1）三峡引水工程秦巴段区域稳定性和活动断裂；（2）区构造应力场和秦岭特长隧道段隧道围岩应力场分布特征及其三维有限元的仿真模拟；（3）三峡引水工程秦巴段线路工程地质条件和问题；（4）三峡引水工程秦巴段隧洞岩爆、突水、大变形研究；经过2年多的研究取得了以下初步进展和认识：1、运用工程地质力学的基本理论，以具体工程为例，初步提出了较为系统、全面的、适用于条件差、地质复杂、资料少等可行性研究阶段的深埋长大隧道主要地质灾害预测研究的思路和方法；提出隧道地质灾害预报具有明显的阶段性及其预测研究的基本思路。2、区域现今应力场分析表明：①现今区域应力场方向以NNE向挤压为主，与SN向输水隧道成小角度相交，有利于隧洞的稳定性。②现今最大主压应力量值一般都随深度增加而增加。在离地表100m范围以内，最大主压应力值在16MPa以下；在距地表100—500m范围内，地应力值不超过30MPa。3、三峡引水工程秦巴段线路工程地质条件比较复杂，横向断裂多、岩体变形较破碎、局部软弱夹层多。隧洞开挖存在的主要地质灾害是岩爆、大变形和突水。特别是①秦岭特长隧洞埋深600—1700m，开挖过程中的岩爆灾害将比较突出；②大巴山南部的断裂带和岩溶突水问题比较严重。4、在系统总结分析影响岩爆发生8大因素的基础上，提出以岩石单轴抗压强度Rc与最大主应力σ1的比值作为判别三峡引水工程秦岭特长隧洞岩爆发生的指标，着重预测了秦岭特长输水隧洞岩爆灾害发生的地段与烈度等级，并对引水工程秦巴段全线可能发生岩爆的区段作出预测。结果表明：①汉江以南的大巴山地区，发生强岩爆的地段少，只有局部厚层白云岩有可能发生小规模岩爆。②汉江北部的凤凰山隧道一带局部可能发生强岩爆，强岩爆可能集中在深埋隧道3—5km的范同内。②秦岭主峰附近深埋隧道发生强岩爆的可能性很大，发生强岩爆的分布范围长达50km左右，其中，秦岭主峰的20km左右范围尤其需要注意。其它大部分地段发生强岩爆的可能性很小。5、三峡引水工程秦巴段隧洞可能发生突水地段预测评价结果表明：秦巴段沿线隧道施工可能发生突水的地段比较多，其中，可能发生大规模突水的地段主要集中在大巴山的断层带与岩溶复合控制地段，特别是大巴山南麓的两河口—岔溪口之间的前河隧道、大巴山北部毛坝—汉江的洪家山隧道需要重视大规模岩溶突水灾害；秦岭深埋隧道主要是断裂带和节理密集带突水，以中等规模为主，局部断裂交叉部位可能存在大规模突水过程。6、秦巴地区从南向北的主要软弱岩土体类型包括：四川盆地的侏罗纪泥岩、大巴山地区的志留系泥质岩，秦岭造山带中的元古界片岩（云母片岩、绿泥石片岩、滑石片岩）和劈理化板岩，古生界的千枚岩、板岩、炭质页岩，月河盆地的白垩纪泥岩、胶结程度不高的断层破碎带及第四纪粘土等都是容易发生大变形及其相关灾害的软弱夹层。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
一、三峡引水工程秦巴段工程概况
二、论文研究目的及意义
三、深埋隧洞开挖地质灾害预测研究的阶段性
四、深埋隧洞开挖地质灾害的分类及其特殊性
五、国内外深埋隧洞开挖主要地质灾害研究现状
1、深埋、长隧洞的含义
2、国内外岩爆问题研究现状
3、国内外深埋、长隧洞围岩大变形研究进展
4、国内外深埋、长隧洞涌(突)水问题研究概况
六、论文研究工作概况
1、研究内容
2、工作量
3、论文研究思路和技术路线
4、主要进展及结论
第二章 研究区工程地质环境
一、地理位置与交通概况
二、地形地貌
三、区域地质背景与区域稳定性
1、区域构造格局
2、区域新构造活动
四、地层岩性及工程地质岩组
1、地层岩性
2、工程地质岩组与围岩的工程分级
五、区域性断裂展布及其与工程关系
1、断裂带的分级
2、一级断裂
3、二级断裂
4、三级断裂
六、水文地质条件
第三章 三峡引水工程秦巴段长隧洞工程地质分段
一、工程地质分段的目的和原则
二、工程地质分段影响因素分析
三、工程地质分段及各段基本特征
第四章 三峡引水工程岩爆灾害预测研究
一、区域构造应力场特征
1、区域动力学背景
2、主要线性构造特征
3、岩石应力分析
4、微构造分析
5、震源机制分析
6、应力场演化特征
二、研究区地应力测量成果统计分析
1、地应力测量成果
2、地应力测量成果分析
三、研究区岩体应力场的数值模拟
1、模拟计算模型
2、岩体应力场模拟成果分析
3、研究区高地应力成因初探
四、岩爆类型划分、烈度分级及发生机理分析
1、岩爆类型划分
2、岩爆烈度分级
3、岩爆形成机理分析
4、岩爆岩石力学试验研究
五、岩爆发生的影响因素分析
1、高地应力
2、岩体结构及其性质
3、开挖深度(或埋深)
4、地质构造条件
5、浅表生改造作用
6、洞室开挖的形状、尺寸
7、水文地质条件
8、震动
七、三峡引水工程秦岭特长隧洞岩爆预测
1、岩爆判别指标的确定
2、岩爆烈度的判别
3、岩爆判别结果
第五章 三峡引水工程秦巴段突水灾害研究
一、引水工程沿线的水文地质特征
1、区域降水量与地下水补给规律
2、地下水类型
3、水化学特征
二、工程沿线突水类型分析
1、第四系堆积层孔隙水引起的突水
2、基岩裂隙水引起的突水
3、岩溶水引起的突水
三、秦巴山区岩溶发育特征
1、岩溶的形态及规模
2、岩溶洞穴的富水性
3、岩溶的空间组合特征
4、地下岩溶发育的隐蔽性
四、岩溶发育程度的影响因素分析
1、不同时代碳酸盐岩的岩溶发育规律
2、碳酸盐岩岩石化学成分与岩溶发育程度的关系
3、地质构造与岩溶发育程度的关系
4、地下水与岩溶发育程度的关系
五、隧洞突水地质条件分析
1、封闭的碳酸盐岩向斜盆地形成的储水构造
2、碳酸盐岩岩层与隔水岩层的接触带
3、断层破碎带
4、岩溶水
5、河床松散层
六、引水工程隧洞突水问题评价
第六章 引水工程秦巴段软岩大变形灾害研究
一、秦巴段软弱岩土体的主要类型分析
二、秦岭造山带变质岩系中的软弱岩体
三、弱胶结的断层破碎带
四、引水工程沿线的泥质岩及其工程地质特性
1、泥质岩的基本特征
2、泥质岩的物质组成
(1) 颗粒成分分析
(2) 泥质岩的物质成分的X-射线衍射分析
(3) 泥质岩矿物成分的电镜扫描分析
3、泥质岩矿物胶结程度和膨胀势判别
4、泥质岩的水稳性及崩解耐久性
第七章 结论和建议
一、主要结论和认识
二、今后研究建议
致谢
参考文献
发布时间: 2007-12-20
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