高地应力判识及划分标准探讨

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2025.10.010

隧道建设（中英文） ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (10): 1919-1925.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2025.10.010

高地应力判识及划分标准探讨

郭利民^{1, 2}，李国良^{1, 2}，祁占锋^{1, 2}，李方芳^{1, 2}，张景^{1, 2}

（1. 极端环境岩土和隧道工程智能建养全国重点实验室，陕西西安 710043；2. 中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安 710043）

出版日期:2025-10-20 发布日期:2025-10-20
作者简介:郭利民（1993—），男，甘肃会宁人，2017年毕业于清华大学，水利水电工程专业，硕士，高级工程师，现从事山岭隧道设计及科研工作。 E-mail： guolimin13@foxmail.com。

Discussion on Identification and Classification Standards of High Geostress

GUO Limin1^{, 2}, LI Guoliang^{1, 2}, QI Zhanfeng^{1, 2}, LI Fangfang^{1, 2}, ZHANG Jing^{1, 2}

(1. State Key Laboratory of Intelligent Geotechnics and Tunnelling, Xi′an 710043, Shaanxi, China; 2. China Railway First Survey and Design Institute Group Co., Ltd., Xi′an 710043, Shaanxi, China)

Online:2025-10-20 Published:2025-10-20

摘要/Abstract

摘要： 针对现行高地应力判据在软质围岩大变形及岩体强度在15~60 MPa区段适用性不足的问题，通过现场测试、案例调研、理论分析与有限元模拟相结合的方法，探讨适用于全岩体强度范围的高地应力判识准则。主要结论有： 1）高地应力隧道灾变模式与岩体力学特性密切相关，岩体强度在15~60 MPa区段主要表现为松弛破碎与变形侵限； 2）基于能量原理，提出岩体破碎过程中能量转化的非线性特征，即破碎耗散能随岩体强度及脆-韧性呈先升后降趋势，并据此提出最优岩体强度与最优脆性指数假设； 3）基于岩体强度应力比，建立全岩体强度范围的高地应力判据，划分不同岩体强度范围的高地应力灾变类别，为不同地质条件下隧道工程灾害防控提供理论依据。

关键词: 隧道, 高地应力判识, 围岩大变形, 松弛破碎, 最优脆性指数, 强度应力比

Abstract: In response to the limited applicability of the currently accepted high-geostress criterion in soft surrounding rocks prone to large deformations and within a rock mass strength range of 15－60 MPa, the authors integrate in-situ testing, case history investigations, theoretical analyses, and finite-element modeling to develop an improved criterion applicable across the entire rock mass strength spectrum. The main conclusions are as follows: (1) The failure pattern of high-geostress tunnels is strongly controlled by the mechanical properties of the associated rock mass; within the 15－60 MPa strength range, relaxation-induced fracturing and excessive convergence predominate. (2) Based on energy principles, nonlinear energy conversion accompanying rock mass fracturing is revealed: energy dissipation during fragmentation initially increases and subsequently decreases with increasing rock mass strength and brittle-ductile transition index. This finding suggests an optimal rock mass strength and brittleness index. (3) A novel high-geostress criterion is proposed that is valid for all rock mass strengths, thereby providing a theoretical basis for hazard prevention and control in tunnel engineering under diverse geological conditions. These findings effectively overcome the limitations of existing criteria and provide clear engineering guidance.

Key words: tunnel, high-geostress identification, large deformation of surrounding rock, loose and broken rocks, optimal brittleness index, strength-stress ratio

郭利民, 李国良, 祁占锋, 李方芳, 张景. 高地应力判识及划分标准探讨[J]. 隧道建设, 2025, 45(10): 1919-1925.

GUO Limin, LI Guoliang, QI Zhanfeng, LI Fangfang, ZHANG Jing. Discussion on Identification and Classification Standards of High Geostress[J]. Tunnel Construction, 2025, 45(10): 1919-1925.

[1]	路言杰, 张小会, 陆满成, 张权, 杨默语. 钢纤维分布和朝向对混凝土管片抗弯承载性能的影响[J]. 隧道建设, 2025, 45(S1): 1-10.
[2]	赵希望, 夏文洁, 王继红, 蒋爽, 王树刚, 吴元金, 罗占夫, 刘祺君. 基于本征正交分解的施工隧道污染物体积分数快速预测[J]. 隧道建设, 2025, 45(S1): 32-41.
[3]	杨朝帅, 洪开荣, 黄兴, 刘永胜. 基于跨孔声波探测技术的高地应力软岩隧道围岩扰动演化规律研究[J]. 隧道建设, 2025, 45(S1): 42-50.
[4]	张开文, 和永军, 张云, 王晋, 帅春燕. 高速公路隧道照明实时调控节能系统应用研究[J]. 隧道建设, 2025, 45(S1): 71-79.
[5]	陈俊伟. 基于模型试验和数值分析的盾构隧道管片受力响应研究[J]. 隧道建设, 2025, 45(S1): 80-87.
[6]	迟恒, 王恒栋. 纤维增强混凝土隧道的适用性概述及抗震损伤性分析[J]. 隧道建设, 2025, 45(S1): 96-103.
[7]	张艺腾, 田四明, 王明年, 马伟斌, 王志伟, 徐湉源, 张金龙. 钢拱架锈蚀下二次衬砌力学演变机制研究[J]. 隧道建设, 2025, 45(S1): 104-112.
[8]	王芝茏, 杨文波, 寇昊, 赵亮亮, 曾泽润, 吴枋胤. 基于VIKOR-SSA-ELM的山区隧道结构安全评价方法[J]. 隧道建设, 2025, 45(S1): 136-145.
[9]	陈志敏, 张政, 刘耀辉. 基于结构熵权-可信性测度理论的冰碛体隧道围岩分级研究[J]. 隧道建设, 2025, 45(S1): 158-167.
[10]	曹校勇, 张梦涵, 奚魏征, 徐平, 叶飞, 韩兴博. 公路隧道竖井波纹钢支护设计——鹦哥岭隧道实例分析[J]. 隧道建设, 2025, 45(S1): 182-192.
[11]	王建, 陈炜韬, 黄鹏, 张立祥, 于丽, 王雪, 刘媛, 李俊麒, 王松. 大纵坡小半径螺旋公路隧道几何参数探讨[J]. 隧道建设, 2025, 45(S1): 193-207.
[12]	江志伟, 黄业胜, 吴成刚, 林放, 彭智勇, 范奇, 刘颖. 电力隧道新型装配式内部结构及其地震响应对比分析[J]. 隧道建设, 2025, 45(S1): 208-216.
[13]	杨乾, 李建铭, 胡彪, 张学富, 熊成余, 李林杰. 斜井热位差影响下的公路隧道施工通风优化研究——以中梁山瓦斯隧道为例 [J]. 隧道建设, 2025, 45(S1): 226-235.
[14]	夏润禾, 沈琦, 欧阳国伟, 马晨, 李一鸣. 长大隧道施工期绿色生态环保技术措施与管理实践[J]. 隧道建设, 2025, 45(S1): 249-259.
[15]	黄书华. 复杂富水地层超大直径盾构隧道机械法联络通道施工关键技术与应用实践[J]. 隧道建设, 2025, 45(S1): 280-289.

高地应力判识及划分标准探讨

Discussion on Identification and Classification Standards of High Geostress

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价