本文關(guān)鍵詞： 公路隧道 鉆爆法施工 微震監(jiān)測系統(tǒng) 圍巖微震特性　出處：《成都理工大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著我國對高速公路建設(shè)的大量投入,公路隧道的修建數(shù)量越來越多,特別是在西部地區(qū)得到了前所未有的迅速發(fā)展。在公路隧道開挖過程中,圍巖應(yīng)力場逐步調(diào)整產(chǎn)生應(yīng)力分異和應(yīng)力集中現(xiàn)象,導(dǎo)致圍巖發(fā)生變形并出現(xiàn)許多巖石破裂問題,并在一定條件下,導(dǎo)致隧道圍巖失穩(wěn)破壞。因此,對隧道圍巖進(jìn)行穩(wěn)定性分析具有十分重要的意義。微震監(jiān)測系統(tǒng)作為一種有效三維空間巖體破裂事件定位與災(zāi)變預(yù)警的技術(shù)得到了迅速的發(fā)展,并在地下工程建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。微震監(jiān)測技術(shù)可以通過對接受波形分析震源破壞事件的時(shí)間、位置和震級(也稱“時(shí)空強(qiáng)”三要素),為圍巖穩(wěn)定性研究提供技術(shù)支撐,同時(shí)也可以監(jiān)測到震級更小的巖石微破裂事件。本文以在建四川省道303線紫荊隧道為研究的依托工程,建立了一套基于鉆爆法施工的公路隧道微震監(jiān)測系統(tǒng),并對影響系統(tǒng)性能的各種參數(shù)進(jìn)行測試和優(yōu)化,本次監(jiān)測段為K13+670~K13+770。通過應(yīng)用已構(gòu)建的微震監(jiān)測系統(tǒng),采集并分析紫荊隧道動態(tài)開挖過程中的巖石破裂事件,結(jié)合圍巖體結(jié)構(gòu)特征的調(diào)查與素描,對隧道圍巖開挖穩(wěn)定性進(jìn)行綜合的分析與判定。通過研究獲得以下認(rèn)識和結(jié)論:(1)結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)條件調(diào)查、地應(yīng)力測試、圍巖級別調(diào)查和相關(guān)資料的收集,對省道303線紫荊隧道進(jìn)行工程地質(zhì)評價(jià)。地應(yīng)力測試結(jié)果是最大主應(yīng)力為29.2MPa,中間主應(yīng)力為16.5MPa,最小主應(yīng)力為14.6MPa。最大主應(yīng)力σ1方向?yàn)?35°,隧道軸線方向約為231°,該點(diǎn)最大主應(yīng)力方向與隧道軸線的夾角為84°,呈大角度相交,地應(yīng)力方向?qū)λ淼绹鷰r穩(wěn)定性不利。同時(shí),該地應(yīng)力測點(diǎn)的三向主應(yīng)力傾角分別為03°、87°和0°。由此說明,最大主應(yīng)力方向以水平向?yàn)橹?主平面略微傾斜。(2)構(gòu)建了四川省道303線紫荊隧道微震監(jiān)測系統(tǒng),初步實(shí)現(xiàn)對該隧道24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析。通過對省道303線紫荊隧道地質(zhì)、物探和施工資料的深入分析和研究,在滿足微震事件定位精度以及靈敏度要求下,選擇了單軸加速度傳感器,并對傳感器布置方案進(jìn)行了優(yōu)化,最終布置方案是選擇6個(gè)單軸加速度傳感器布置于3個(gè)斷面上,每個(gè)斷面2個(gè)布置傳感器,第一個(gè)斷面距離掌子面距離和斷面間相互距離均為30m。同時(shí),為了防止二襯施工機(jī)械距離掌子面太近,影響傳感器之間的安裝距離,選取了另外一種傳感器布置方案作為備用。備用方案布置兩個(gè)斷面,每個(gè)斷面布置4個(gè)傳感器,且第一個(gè)斷面距離掌子面距離和斷面間相互距離均為35m。(3)根據(jù)紫荊隧道鉆爆法施工的工程特點(diǎn),對影響微震監(jiān)測系統(tǒng)性能的參數(shù)進(jìn)行調(diào)試和設(shè)定。通過人工定點(diǎn)爆破的試驗(yàn)方法確定了紫荊隧道等效整體波速模型,得到P波波速為3900m/s時(shí),微震監(jiān)測系統(tǒng)定位誤差達(dá)到最小誤差18.45m;通過對比分析,選取提取頻率濾波(Extract frequency filtering)和巴特沃斯濾波(Butterworth filtering)兩種濾波器作為降噪措施,其定位絕對誤差較小,分別為31.7m和30.2m;同時(shí),P波到時(shí)拾取方法選擇Moving window with noise rejection,該種拾取方法能在一定程度上消除噪音影響,定位誤差降低至21.9m。綜合以上各種參數(shù)的測試與優(yōu)化,通過爆破試驗(yàn)確定了監(jiān)測范圍內(nèi)微震事件震源定位誤差,其中水平方向(X和Y方向)定位誤差分別小于9m和10m,垂直方向(Z方向)定位誤差小于13m,絕對空間距離誤差小于15m。(4)總結(jié)了前人對深埋隧道不同時(shí)效、不同機(jī)制和不同開挖方式下產(chǎn)生的不同巖爆類型微震信息特征的研究,為本條隧道后續(xù)微震監(jiān)測工作及微震信息分析提供參考。在對紫荊隧道所接受的不同震動信號的分析研究中,結(jié)合現(xiàn)場勘查、施工環(huán)境信息,綜合運(yùn)用時(shí)-頻分析技術(shù)研究各種震動波形幅頻特征的方法,通過觀察和研究,將省道303線紫荊隧道在施工過程中所監(jiān)測到的事件分為3大類:開挖爆破、巖體破裂活動、機(jī)械振動和噪音事件。(5)通過分析微震監(jiān)測數(shù)據(jù)的事件密度和密度云圖,發(fā)現(xiàn)隨著時(shí)間的變化,在掌子面附近由于應(yīng)力重分布,造成了微破裂事件頻發(fā),事件密度增大,在隧道拱頂有石塊掉落現(xiàn)象產(chǎn)生,特別是在開挖爆破之后的半小時(shí)到幾小時(shí)時(shí)間段內(nèi)。同時(shí),由微震事件隨時(shí)間產(chǎn)生的效果圖可以看出,微破裂事件的產(chǎn)生主要分布于隧道走向的上方和下方,在隧道兩側(cè)只有少量微破裂事件產(chǎn)生。(6)將監(jiān)測段K13+670~K13+770根據(jù)圍巖情況分成3段,Ⅰ段為K13+670~K13+705,Ⅱ段為K13+705~K13+740,Ⅲ段為K13+740~K13+770,分別對每段的微震數(shù)據(jù)與圍巖特征關(guān)系進(jìn)行了分析和總結(jié)。結(jié)果分析表明,監(jiān)測段圍巖雖然有微震產(chǎn)生,但是圍巖沒有明顯的宏觀破裂,說明該段圍巖的微震是開挖后圍巖應(yīng)力正常調(diào)整的結(jié)果,對圍巖宏觀穩(wěn)定沒有明顯影響,圍巖整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。此外,在Ⅲ級圍巖中,微震信息也能反映出圍巖宏觀地質(zhì)特征的差異:一般而言,微震有效事件較少、事件釋放能較小和事件密集程度小,代表該段圍巖節(jié)理、裂隙較發(fā)育,巖體較破碎,呈裂隙塊狀~碎裂狀結(jié)構(gòu),同時(shí),可能有輝綠巖脈發(fā)育和地下水出露;如果微震有效事件較多,密集程度較高,且部分事件釋放能較大,代表該段隧道開挖后應(yīng)力調(diào)整較強(qiáng)烈,巖體完整性較好,呈塊狀-鑲嵌結(jié)構(gòu),無地下水出露。
[Abstract]:In this paper , it is very important to study the stability of the tunnel surrounding rock by analyzing the time , position and magnitude of the seismic source destruction events in Sichuan Province . The results show that the maximum principal stress 蟽1 direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is the horizontal direction , and the main plane is slightly inclined . ( 2 ) The micro - seismic monitoring system of Zijing tunnel of 303 line in Sichuan Province is constructed . The monitoring and analysis of the tunnel ' s 24 - hour real - time monitoring is carried out . By means of comparison and analysis , six single - axis acceleration sensors are selected as a stand - by . ( 4 ) In this paper , the characteristics of seismic information of different types of rock burst caused by different aging , different mechanism and different excavation methods of deep - buried tunnel are summarized . ( 6 ) The monitoring sections K13 + 670 ~ K13 + 770 are divided into three sections according to the surrounding rock . The section I is K13 + 670 ~ K13 + 705 , and the section II is K13 + 705 ~ K13 + 740 , and the 鈪，

本文編號：1490648