深埋硬岩隧洞复杂岩性挤压破碎带塌方过程及机制分析—以锦屏地下.PDF

第36 卷 第X 期 岩石力学与工程学报 Vol.36 No.X 2017 年 X 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering XX ，2017 深埋硬岩隧洞复杂岩性挤压破碎带塌方过程及机 制分析— 以锦屏地下实验室为例 1 1，2 1 2 1 黄晶柱 ，冯夏庭 ，周扬一 ，江 权 ，杨成祥 (1. 东北大学 深部金属矿山安全开采教育部重点实验室，辽宁 沈阳 110819 ；2. 中国科学院 武汉岩土力学研究所，湖北 武汉 430071) 摘要：深埋大断面隧洞开挖同时揭露多种不同岩性的岩体，各岩体之间物理力学性质差异大，其破坏规律也不相 同。深入研究复杂岩性挤压破碎带的塌方演化过程及机制，对于防塌和治塌具有重要作用。本文针对锦屏地下实 验室二期中 3#实验室的复杂岩性挤压破碎带区塌方，通过现场地质调查及矿物分析，发现该处破碎带本身岩性复 杂、地应力高是影响这次塌方的关键因素。同时结合现场录像观察的塌落岩体破坏形态、室内电镜扫描结果和不 同岩性岩体的空间分布特点，认为此次塌方具有明显的渐进性破坏特征；不同岩性岩体具有不同的破坏机制：南 侧边墙和掌子面分布的花斑角砾状大理岩、溶蚀状大理岩为剪切滑移型破坏，北侧边墙方解石化大理岩为节理张 开倾倒破坏，顶拱镶嵌组合胶结状大理岩、花斑角砾状大理岩和溶蚀状大理岩为重力型塌落破坏。基于现场录像 观察到塌方发生时间的先后顺序和电镜扫描不同岩性岩体的破坏机制，归纳其演化过程为：开挖卸荷→隧洞周边 薄层岩体松散垮落→南侧边墙岩体剪切滑移破坏→北侧边墙岩体节理张开倾倒破坏→在两侧边墙卸荷作用下顶拱 岩体发生卸荷回弹→重力坍塌破坏。根据岩体破坏机制和塌方演化过程，建议采用围岩表面和内部综合治理的支 护措施(初喷不少于 10cm 厚的混凝土+带锚垫板的注浆锚杆+挂网+复喷混凝土) 。该研究成果可为深埋隧洞穿越复 杂岩性挤压破碎带的类似设计、施工、支护提供参考。 关键词：深埋隧洞；复杂岩性；塌方；破坏机制； 中图分类号：TU 452 文献标识码：A 文章编号：1000 –6915(2017)XX –0000 –00 analysis of collapse process and mechanism of complex lithologic compressive rupture zone in deep buried hard rock tunnel ：a case study of jinping underground laboratory 1 1，2 1 2 1 HUANG Jingzhu ，FENG Xiating ，ZHOU Yangyi ，JIANG Quan ，YANG Chengxiang (1. Key Laboratory of Ministry of Education on Safe Mining of Deep Metal Mines ，Northeastern University ，Shenyang ，Liaoning 110819，China；2. Institute of Rock and Soil Mechanics ，Chinese Academy of Sciences，Wuhan，Hubei 430071 ，China) Abstract ：The excavation of deep buried large section tunnel reveals many kinds of rock mass and their physical and mec