1、第36卷第4期 岩 土 力 学 Vol.36 No. 4 2015年4月 Rock and Soil Mechanics Apr. 2015 收稿日期：2014-08-20 基金项目：国家重点基础研究发展计划(973)项目(No. 2015CB057903，No. 2010CB732005)。 第一作者简介：陈菲，女，1980年生，博士研究生，主要从事隧道工程安全方面的研究工作。E-mail: feierchen_ 通讯作者：邓建辉，男，1965年生，博士，教授，博士生导师，主要从事岩石工程与地质灾害方面的研究工作。E-mail: DOI：10.16285/j.rsm.2015.04.009
2、 高地应力定义及其定性定量判据 陈 菲1，何 川1，邓建辉2 （1. 西南交通大学 土木工程学院 交通隧道工程教育部重点实验室，四川 成都 610031； 2. 四川大学 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，四川 成都 610065） 摘 要：地应力大小是地下工程设计的基本参数，直接影响工程岩体的力学行为。与高地应力相关的工程问题自20世纪80年代开始受到关注，但迄今未见高地应力的明确定义。国内曾先后提出多种地应力分级方案，但分级结果与工程岩体的实际行为存在一定差距，部分预测为高地应力的工程未出现高地应力现象（如官地地下厂房），而预测为低地应力的工程（如二滩地下厂房）却出现严重的岩爆等高地
3、应力现象。针对此问题，在国内常用地应力分级方案基础上，讨论了影响地应力分级的主要因素，将高地应力划分为初始高地应力与诱发高地应力两类。诱发高地应力是洞室群效应产生的高二次应力与爆破开挖动力扰动单独或联合作用的结果；给出了高地应力的明确定义，即量值足以导致结构体或岩块破坏的地应力，并在前人研究成果的基础上提出了定性判据；重新定义强度应力比为岩石干燥单轴抗压强度与实测最大主应力之比，建议了新的地应力分级方案（定量判据）。25个工程实例证明，建议方案的吻合率远高于国内常用地应力分级方案。建议方案的级差大致与CD Martin等1999年的建议方案相当。 关 键 词：初始地应力；高地应力；分级方案；定
4、性判据；定量判据 中图分类号：TU 443 文献标识码：A 文章编号：10007598 (2015) 04097110 Concept of high geostress and its qualitative and quantitative Definitions CHEN Fei 1，HE Chuan1，DENG Jian-hui 2 （1. Key Laboratory of Transportation Tunnel Engineering of Ministry of Education, School of Civil Engineering, Southwest Jiaoton
5、g University, Chengdu, Sichuan 610031, China; 2. State Key Laboratory of Hydraulics and Mountain River Engineering, Sichuan University, Chengdu, Sichuan 610065, China） Abstract: The magnitude of initial geostress is one of the key parameters for designing underground structures and can directly infl
6、uence the mechanical behavior of engineered rock masses. Although attention has been paid to the engineering problems related to high geostresses since 1980s, no clear definition is ever made thus far. In China, several rating schemes have been proposed for defining initial geostresses, but the rock
7、mass behaviors inferred from such schemes differ more or less from the real ones. For example, no obvious high geostress characteristics were ever witnessed in some predicted high-geostress engineering sites (e.g. Guandi underground powerhouse), whereas heavy rockbursts could happen in the sites sup
8、posed to have low geostress (say, Ertan underground powerhouse site). To resolve this issue, the rating schemes for initial geostress commonly practiced in China is briefly introduced first; then the major factors affecting the geostress rating are discussed; finally high geostress is classified int
9、o two categories, i.e. the initial high geostress and the induced high geostress. The induced high geostress is a combined result of the high secondary stress concentration due to cavern groups and the dynamic disturbance due to blasting excavations. The criterion defining high geostress is clearly
10、specified, which is the threshold of geostress that can induce failure of the embedded structure or the rockmass, and a qualitative criterion is also summarized based on the previous research results. The ratio of strength to stress is redefined as the uniaxial compressive strength of dry intact roc
11、k to the measured maximum principal stress, and a new initial geostress rating scheme (quantitative criterion) is suggested. The suggested scheme is validated using the monitoring data of 25 engineering cases, showing that the accuracy of the suggested scheme is much better than the commonly used ra
12、ting schemes in China. The suggested scheme is similar to that proposed by CD Martin et al. in 1999. Keywords: initial geostress; high geostress; rating scheme; qualitative criterion; quantitative criterion 1 引 言 自20世纪80年代开始，高地应力及其工程问题研究逐步得到重视。进入本世纪后与高地应力相关的论文更是如雨后春笋般大量出现，但迄今为止对高地应力并未给出明确的定义。 972 岩
13、土 力 学 2015年 地应力分级问题也已历经多年的研究，提出了多种分级方案，其中以1995年实施的国标岩土工程勘察规范1（简称国标方案）最具权威性。然而，从 20 年的实施情况来看，界定的地应力等级与实际工程岩体的行为之间往往存在较大的差距。以二滩地下厂房为例，按国标方案其强度应力比为7.84，不属于高地应力，但施工过程中却出现严重的岩爆现象。许多界定为高地应力（如官地和瀑布沟水电站地下厂房）的工程在实际施工过程中却未出现显著的高地应力现象。因此，重新复核分级方案的合理性是必要的。 本文将辨析国内的主要地应力分级方案，讨论影响地应力分级的主要因素，并在前人研究成果基础上给出高地应力的明确定义
14、与定性判据，提出了新的地应力分级方案，并通过25个大型水电工程地下厂房测试数据验证新分级方案的合理性。 2 国内地应力分级方案简介 徐林生2、王成虎3、邓建辉4等对高地应力与地应力分级方案做过小结。早期的地应力界定主要 依据的是地应力测值大小，如第 1 主应力大于 20 MPa为高地应力5，大于30 MPa6或40 MPa7为极高地应力；由于地应力的主要组成是重力和构造应力，薛玺成等5认为，若构造应力占实测地应力的50%以上即为高地应力。由于岩石的强度差别较大，纯粹按地应力大小或相对比例进行高、低地应力划分存在局限性。基于实测应力值的地应力分级方案实际工程中应用极少，本文不再作进一步讨论。 国
15、内实际工程应用较多的是基于强度应力比的地应力分级方案或结合使用地应力值与强度应力比的分级方案。前者的代表是国标方案，后者的代表是水电水利工程地下建筑物工程地质勘查技术规 程7（简称电标方案）。撇开地应力量级因素，国标方案与电标方案的强度应力比定义见式（1）和式（2），详细分级方案见表1和表2。 1 1/ sUCS 饱和 （1） 2 1/UCS 饱和 （2） 表1 岩土工程勘察规范的初始地应力分级方案1 Table 1 Initial geostress rating scheme in code for investigation of geotechnical engineering 应力情
16、况 1 主要现象 极高应力 4 1.硬质岩：开挖过程中时有岩爆发生，有岩块弹出，洞壁岩体发生剥离，新生裂缝多，成洞性差；基坑有剥离现象，成形性差 2.软质岩：岩芯常有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体有剥离，位移极为显著，甚至发生大位移，持续时间长，不易成洞；基坑发生显著隆起或剥离，不易成形 高应力 47 1.硬质岩：开挖过程中可能出现岩爆，洞壁岩体有剥离和掉块现象，新生裂缝较多，成洞性较差；基坑时有剥离现象，成形性一般尚好 2.软质岩：岩芯时有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体位移显著，持续时间较长，成洞性差；基坑有隆起现象，成形性较差 表2 水电水利工程地下建筑物工程地质勘查技术规程的初始地应力分级方
17、案7 Table 2 Initial geostress rating scheme in technical code for underground project geological investigation of hydropower and water resources 应力分级 1 /MPa 2 主要现象 极高地应力 40 2 硬质岩：开挖过程中时有岩爆发生，有岩块弹出，洞壁岩体发生剥离，新生裂缝多；基坑有剥离现象，成形性差；钻孔岩芯多有饼化现象。 软质岩：钻孔岩芯有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体有剥离，位移极为显著，甚至发生大位移，持续时间长，不易成洞；基坑岩体发生卸荷回弹，
18、出现显著隆起或剥离，不易成形 高地应力 2040 24 硬质岩：开挖过程中可能出现岩爆，洞壁岩体有剥离和掉块现象，新生裂缝较多；基坑时有剥离现象，成形性一般尚好；钻孔岩芯时有饼化现象。 软质岩：钻孔岩芯有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体位移显著，持续时间较长，成洞性差；基坑有隆起现象，成形性较差 中等地应力 1020 47 硬质岩：开挖过程洞壁岩体局部有剥离和掉块现象，成洞性尚好；基坑局部有剥离现象，成形性尚好。 软质岩：开挖过程中洞壁岩体局部有位移，成洞性尚好；基坑局部有隆起现象，成形性一般尚好 低地应力 10 7 无上述现象 式中： 1 和 2 为强度应力比；UCS饱和为岩石饱和单轴抗压强度；
19、 1s 为垂直于隧道（洞室）轴线的最大主应力值； 1 为实测最大主应力值。 两者的相同之处在于岩块单轴抗压强度 c 取值相同，不同之处在于最大地应力取值不同，级差也相差较大。例如，强度应力比为47时，国标方案划分为高应力，而电标方案划分为中等地应力。由于国标属于强制性标准，工程岩体分级标准8和第4期 陈 菲等：高地应力定义及其定性定量判据 973 铁路工程地质勘察规范9等均使用了该分级方案，但其修订版10却取消了该分级方案。 可见，国内的地应力分级方案不统一，从科学上讲不严谨，不利于交流；从工程上讲会影响工程安全评价与工程造价。 3 影响地应力分级的主要因素 3.1 岩石单轴抗压强度取值问题
20、作为岩石力学的最基本参数，单轴抗压强度 c在初始地应力分级、工程岩体分级和岩体强度参 数评估中得到广泛应用。国内外岩石力学试验标 准1113对试验机、试验样品尺寸、形状、加工精度以及加载速率等进行了严格规定，但对样品含水率要求却未进行严格界定。常见的试验结果包括烘干、风干、自然和饱水4种含水状态。根据已有的试验资料， c 值总体随着含水率增加而降低，烘干时 c值最高，饱和时 c 值最低。但试验结果该如何应用，国内外尚无共识。 笔者建议，用于地应力分级的岩石强度参数使用干燥 c 值。首先从国内试验结果的统计情况来看，新鲜硬质岩样，如花岗岩、闪长岩和玄武岩的平均软化系数为0.81，与国外统计的硬岩
21、平均软化系数0.82相近。总体上软化系数偏低；其次传统硬质岩石软化系数偏低问题虽然存在多种理论解释，但尚未形成共识；最后对部分软岩，特别是崩解性较强的软岩而言，饱和强度很难获得，也不能反映该类岩体的真实力学特性。例如四川盆地红层广布，但完整泥岩水库岸坡出现重大失稳的实例十分鲜见，主要原因是泥岩的透水性很小。若采用饱和强度进行分级，这类岩体的强度参数很低，用其预测岸坡肯定是要失稳的。这一问题很复杂，拟另文单独讨论。 3.2 地应力取值问题 地应力分级时地应力量值的选取需要与工程部位相适应，不能一味地强调最高应力值。地应力分布的不均衡性众所周知，同一工程不同部位的地应力量级差异很大，这点在高山峡谷
22、地区的水电工程中尤为突出。以高地应力著称的雅砻江二滩水电站为例，地质勘查过程中的岩芯饼裂和施工过程中严重的岩爆现象等属于典型的高地应力现象。图1为二滩坝址的地应力分布特征14，在其应力集中区河谷的最大应力达到67.2 MPa，岸坡达到39.2 MPa，勘察过程中存在岩芯饼裂现象。但地下厂房布置在应力平稳区，实测最大地应力仅为30.3 MPa，勘察过程中探洞仅存在轻微的剥裂现象，高地应力特征并不显著。可见，将地下厂房区划分为高地应力区依据不足。 地应力量值选取工程部位实测最大主应力较为合理。高地应力界定首先是针对初始地应力场而言的，与工程无关或者说洞室或隧道的轴线还待定。另外，从近年的研究成果来
23、看，分区破裂化的条件之一就是第1主应力与隧道或洞室轴线平行15，与传统的轴线布置原则相反。可见，高地应力下的岩石力学行为研究尚需深入。 图1 河谷地区的地应力分布特征14 Fig.1 Initial geostress distribution in river valley14 3.3 诱发高地应力问题 高地应力界定虽然是针对初始地应力场而言的，但高地应力现象几乎均与开挖扰动有关，不论是钻探、探洞开挖，还是大规模开挖或采矿，扰动均在所难免。 勘探期的钻探、探洞开挖一般不会存在相互影响而产生的应力叠加问题（即洞室群效应），应力集中系数取为 2（均布荷载下圆形洞室周边的应力集中系数）考虑基本合适
24、。在这种条件下，初始地应力场与二次应力场有良好的对应关系。施工期的问题却要复杂得多，洞室群布置对二次应力的分布影响显著。以两平行布置的洞径为D的圆形隧洞为例，图2给出了两洞室之间岩墙厚度对应力集中系数的影响，岩墙厚度越小应力集中越严重，当岩墙厚度为洞径的一半时应力集中系数接近3.0。若进一步考虑洞室形状的非规则性，以及岩体的非均质与非连续性，洞室之间岩墙的应力集中现象会更严重。即洞室群对地应力存在放大效应，岩墙厚度越薄放大效应越大。二滩地下厂房的岩墙厚度仅为35 m，是目前已建地下厂房中最薄的。这是导致其岩墙应力严重集中的一个重要因素。 再谈谈开挖方式问题。爆破开挖振动监测在工程中得到广泛应用
25、，目标仅有一个，即控制爆破振动对工程围岩稳定的影响。近30余年来国外的研究结果1617表明，钻爆开挖对围岩损伤影响要远大于应力集中区 应力平稳区 探洞深度/m 应力释放区 2号探洞 实测 1 1 /MPa 1/MPa深度/m974 岩 土 力 学 2015年 机械开挖（TBM等）。理论研究成果18也表明，爆破对围岩的影响不仅仅是爆破振动问题，还包括地应力释放产生的诱发震动问题；地应力量级越大，诱发震动越大。可见，地应力与爆破振动存在耦合作用。大型地下厂房洞室群开挖往往采用钻爆法施工，装药量大，围岩损伤也大，同时存在洞室交叉施工的影响（按经典塑性力学理解为应力路径问题）；洞室群效应产生的应力集中
26、更为严重，对动力扰动存在放大效应。仍以二滩地下厂房为例，在勘探阶段地下厂房区高地应力现象并不显著，但在开挖晚期却出现了岩爆现象。最大的两次岩爆（1995年9月8日和1996年4月30日）均出现在开挖贯通期间，且均伴随爆破发生。如图3所示，岩墙的主要变形主要由两次岩爆产生，占64.7%98.6%，平均为76%。但两次岩爆之后岩墙均未出现时效变形，即按静力学理解，即使岩墙出现板裂现象承载能力也足以维持其稳定。这类岩爆应该划分为震动诱发岩爆（seismically induced rockburst），其发生应该与岩墙厚度过薄、应力过于集中有关。因此，二滩地下厂房属于另一类高地应力问题，即诱发高地应
27、力问题。 图2 两圆形隧洞之间岩墙厚度对应力集中系数的影响 Fig.2 Influence of barrier thickness between two tunnels on stress concentration factor 图3 二滩地下厂房岩墙变形发展曲线 Fig.3 Development curve of the sidewall deformation at Ertan underground powerhouse 4 高地应力定义与定性判据 人类对地质资源的开发利用首先是从地表开始的，从学科发展来讲先有土力学，然后才有岩石力学。早期的地下工程埋深较浅，地应力问题不突出。随
28、着地下采矿、隧道工程等埋深的逐步增加，高地应力问题开始逐步显现。 岩体的初始地应力状态是与其施工过程中的变形和破坏特征相关联的，因此，表1、2的初始地应力分级方案均配有主要现象描述。可以从3个方面判定一个地下工程的地应力水平。 （1）根据地下工程埋深、经验公式或所处构造环境初步确定大致应力水平，也可以参考临近地下工程的地应力现象或实测结果。 （2）根据勘察或施工过程中围岩的物理现象、变形或破坏现象定性评判。 （3）根据工程或工程部位的地应力实测资料定量评判。 各种地应力测量方法虽然各有其局限性，但地应力实测资料无疑是相对准确的。但也应该指出，除大型工程外，很多地下工程并无地应力实测资料。地应力
29、状态是根据围岩的物理现象、变形或破坏现象定性评判得出的。 过去的地下工程主要位于浅部，地应力水平较低。在这种条件下，岩体的物理特征主要表现为岩体风化破碎、结构面普遍张开、压性断层破碎带松弛、围岩强透水、岩体低波速、室内岩石试验和现场试验所获变形模量值差别很大等19。即使存在新鲜的结构面，从其形态也可判断属于闭合的结构面，或受损伤但尚未完全贯通的结构面。低地应力条件下岩体的破坏主要受岩体的结构面控制，地应力的影响较小，破坏型式主要为受已经存在的结构面控制的塌方（块状结构岩体）或散落（碎裂结构岩体）等。若地下水丰富，岩体风化强烈则可能出现突水、突泥等。结构面破坏型式包括张裂、滑移和岩桥贯穿等，结构
30、体本身不会发生破坏。 对高地应力的理解是随着人类改造世界的能力逐步提高而深入的。薛玺成等5总结的高地应力现象包括探洞中的岩爆、钻孔中的岩饼、裂隙岩体的渗透性小、岩体弹性模量与室内岩块弹性模量试验值近似相等等。孙广忠20提出了高、低地应力的地质标志，见表 3。从新的工程实践来看，该表尚可进一步完善，另外标志6是煤系地层现象，并不完全与高地应力有关。以国道 G213 紫坪铺库区的友谊隧道（原龙眼睛隧道）为例，隧道穿越三叠系上统须家河组煤系地层，施工过程中曾发生瓦斯燃烧近1个月，但该隧道埋深较浅，并不存在高地应力-40040 80 1201995-03-12 1995-11-17 1996-07-2
31、4 1997-03-31日期 位移/mm 15 m 5 m 2.5 m 0 m2.02.22.42.62.83.03.20 5 10 15岩墙厚度/洞室直径 应力集中系数第4期 陈 菲等：高地应力定义及其定性定量判据 975 问题。 岩爆、片帮、饼状岩芯等是早期发现的最为典型的高地应力破坏现象。随着工程实践的发展，近10 余年来一些新的高地应力破坏现象陆续得到发现，例如钻孔或隧道围岩崩裂2122，分区破裂化现象23，剪切破坏现象24等。综合前人的发现，高地应力条件下岩体的物理特征和破坏型式见表4。 表3 高、低地应力地区的地质标志20 Table 3 Geological characteri
32、stics of high and low geostress areas 序号 高地应力地区的地质标志 低地应力地区的地质标志 1 围岩产生岩爆、剥离现象 围岩松动、塌方、掉块 2 围岩收敛变形大 围岩渗水 3 软弱夹层挤出 岩体节理中有夹泥 4 钻孔出现饼状岩芯 岩脉内岩块松动，强风化 5 开挖无渗水现象 断层或节理中有次生矿物晶 族、孔洞等 6 开挖过程有瓦斯突出 表4 高地应力的定性判据 Table 4 Qualitative criterion for high geostress 序号 物理特征 破坏特征 1 岩体结构致密 岩心饼裂（core disking） 2 渗透性极差，单位
33、吸水率低 岩爆（rockburst） 3 岩体弹性模量与室内岩块 弹性模量试验值近似相等 钻孔或隧洞壁崩裂（breakout） 4 岩石新鲜无风化 洞壁存在葱皮，劈裂或板裂现象 （onion skin, spalling or slabbing） 5 层状结构岩体屈曲（buckling） 6 分区破裂(zonal disintegration) 7 剪切破裂（shear rupture） 8 软岩挤出（squeezing） 9 碎裂结构岩体鼓胀 （bulking or swelling） 10 煤系地层可能存在瓦斯突出现象 与低地应力相比，高地应力条件下岩体的破坏特征主要表现为结构体或岩块破坏
34、。由此，我们可以将高地应力定义为量值足以导致结构体或岩块破裂的地应力。 5 高地应力的定量判据与检验 5.1 地应力分级建议方案 基于第3、4节的讨论，建议方案的强度应力比定义为干燥岩石单轴抗压强度（UCS干燥）与实测最大主应力之比，即 3 1/UCS 干燥 （3） 所谓高地应力可以理解为由于应力集中而导致的岩块或结构体破坏现象，应力集中系数一般在23之间，即高地应力现象出现的围岩强度应力比应该在23。考虑洞壁实际处于二向应力状态，强度会有所提高，取3是合适的。 建议的地应力分级方案按3级考虑，见表5。 表5 岩体初始地应力分级的建议方案 Table 5 Suggested scheme fo
35、r initial geostress rating 应力分级 强度应力比 主要现象 高地应力 d33 勘探期表4所示的高地应力现象较显著，施工期高地应力现象加剧。 中地应力 37 无上述现象。 5.2 地应力分级方案检验 表6给出了25个地下厂房洞室群的基本设计参数，分级成果见表 7。地应力等级是根据勘探期间发现的高地应力现象，参照表4给出的定性评价。但工程地质现象描述中部分现象是施工期才出现的，例如岩墙劈裂等；部分现象不属于高地应力现象，例如塌方、岩锚梁开裂等。锦屏二级引水洞的地应力数据引用的是埋深 1 843 m 测点的测量数据，按地应力反演成果埋深2 525 m的地应力值约70 MPa
36、。因此，表7中锦屏二级引水洞的所有强度应力比均是乘以系数0.6的结果。 不同地应力分级方案之间差异较大，为了便于比较，特作约定如下：极高地应力、高地应力、中地应力和低地应力分别用数字4、3、2和1表示。这样表7的分级成果可统一表示为表8和图46。以定性评价为基础，使用吻合率（与定性评价一致即为吻合）评价各定量方案的优劣。国标方案、电标方案和建议方案的吻合率分别为 36%、68%和92%。总体而言，地应力较低的工程，如溪洛渡左岸、小浪底、水布垭、向家坝、江边、龙滩、糯扎渡等，各种方案的分级结果基本一致，这可能与过去的地下工程应力水平总体较低有关。国标方案和电标方案（见图4、5）总体偏于保守。参看
37、表1、2的高地应力现象描述，国标方案的高地应力和电标方案的高、中地应力大致相当于建议方案的中地应力；两个规范的极高应力相当于建议方案的高地应976 岩 土 力 学 2015年 力。若按此调整，国标方案的吻合率可提高到72%；电标方案可提高至88%，仍然低于建议方案。这里讨论电标方案时并未考虑应力因素，若联合考虑应力，那么吻合率会大为降低。即联合考虑应力量级与强度应力比进行地应力分级并不合适。 建议方案的吻合率最高，达到92%，25个工程中仅鲁布革和白鹤滩左岸的定量与定性之间存在一定差距。孙广忠等25曾介绍鲁布革地下厂房施工期母线洞开裂问题，因未找到勘察期的高地应力现象记录，仍将其定性为低地应力
38、。白鹤滩电站的玄武岩受构造活动改造较为强烈，勘探平洞的片帮现象值得深究。因左、右岸的强度应力比在7上下，判定为中地应力或低地应力一定程度上是两可的事。总之，建议的分级方案是合理的。 表6 25个地下厂房的基本设计参数 Table 6 Key design parameters of 25 underground power houses 序号 工程名称 主厂房规模 岩性 洞轴线方向 岩墙厚度 /m 垂直埋深 /m 1 /MPa 1s /MPa UCS干燥 /MPa UCS 饱和 /MPa 长/m 宽/m 高/m 1 溪洛渡左岸 439.74 31.90(28.4) 75.60 玄武岩 336
39、45.90 340480 19.10 11.14 270.00 231.00 2 溪洛渡右岸 439.74 31.90(28.4) 75.60 玄武岩 290 45.90 380460 20.49 16.85 270.00 231.00 3 二滩 280.29 30.70(25.5) 65.38 正长岩 354 35.00 300400 30.30 22.53 212.40 176.50 4 瀑布沟 294.10 30.70(26.8) 70.10 花岗岩 42 41.95 360 27.30 24.07 147.20 100.10 5 大岗山 226.58 30.80(27.3) 73.78
40、 花岗岩 55 47.00 390520 19.28 10.70 103.00 81.60 6 官地 243.44 31.10(29.0) 76.80 玄武岩 5 49.20 420 35.17 26.83 188.60 151.10 7 锦屏一级 276.99 28.90(25.9) 68.63 大理岩 295 45.00 160420 35.70 26.61 87.40 66.00 8 拉西瓦 311.80 30.00(27.8) 74.90 花岗岩 25 50.00 225429 22.87 17.78 157.00 110.00 9 小浪底 251.50 26.20(25.0) 57.
41、90 细砂岩 350 32.20 70100 3.46 3.46 107.40 60.00 10 水布垭 168.50 23.00(21.3) 68.00 灰岩 296 44.50 105185 5.62 5.23 82.50 59.50 11 向家坝 255.40 33.40(31.4) 88.20 砂岩 30 38.50 105225 12.60 7.60 153.86 118.44 12 锦屏二级 厂房 352.40 28.30(25.8) 72.20 大理岩 35 45.00 231327 16.79 13.31 95.14 85.20 13 锦屏二级 引水洞 41316 670 大理
42、岩 122 60.00 1 5002 000， 最深2 525 42.11 41.10 107.51 88.00 14 江边 100.00 18.00 39.00 黑云母 花岗岩 345 32.00 14.21 13.10 148.30 102.40 15 猴子岩 224.40 29.70 74.43 灰岩 299 47.25 400660 36.43 31.99 155.41 125.05 16 长河坝 228.80 30.80 73.35 花岗岩 278 45.00 285480 31.96 15.74 185.12 137.72 17 黄金坪 204.30 28.80(25.5) 67.
43、30 花岗岩 闪长岩 290 45.00 290 23.23 15.25 175.90 146.00 18 鲁布革 125.00 18.00 38.00 石灰质 白云岩 315 39.00 300 17.00 13.32 102.20 82.80 19 龙滩 398.90 30.70(28.9) 77.60 砂岩 板岩 310 43.00 120240 12.93 9.57 183.00 155.00 20 糯扎渡 418.00 29.00 77.70 花岗岩 76 45.75 184220 8.27 5.22 143.69 120.30 21 小湾 298.10 30.60 86.43 花岗
44、片 麻岩 140 50.00 380480 26.70 21.59 173.61 134.34 22 白鹤滩左岸 439.00 32.20(29.0) 78.00 玄武岩 20 50.00 260330 18.90 12.67 144.69 116.00 23 白鹤滩右岸 439.00 32.20(29.0) 78.00 玄武岩 340 50.00 420520 24.70 24.69 144.69 116.00 24 双江口 214.83 29.30 63.00 花岗岩 350 42.50 320500 28.96 19.30 139.00 97.30 25 仙居 181.00 25.50
45、54.50 凝灰岩 340 405465 14.09 14.09 121.00 83.00 第4期 陈 菲等：高地应力定义及其定性定量判据 977 表7 25个地下厂房的地应力分级成果 Table 7 Initial geostress rating results for the 25 underground power houses 序号 工程名称 强度应力比 工程地质现象 地应力等级 定性评价 资料来源 1 2 3 1 溪洛渡左岸 20.73 12.09 14.14 无 低 2 溪洛渡右岸 13.71 11.27 13.18 无 低 3 二滩 7.84 5.83 7.00 探洞有剥裂现象
46、；施工期岩爆、岩墙开裂 中等 5, 2630 4 瀑布沟 4.16 3.67 5.39 轻微岩爆，岩锚梁开裂 中等 5 大岗山 7.63 4.23 5.34 轻微岩芯饼化及探洞片帮，顶拱塌方 中等 6 官地 5.63 4.30 5.36 轻微岩爆 中等 31 7 锦屏一级 2.48 1.85 2.45 岩芯饼裂，探洞剥裂；时效变形，地层屈曲，围岩鼓胀 高 8 拉西瓦 6.19 4.81 6.86 轻微岩爆，探洞剥裂；岩墙开裂 中等 5, 27, 3233 9 小浪底 17.34 17.34 31.04 无 低 3435 10 水布垭 11.38 10.59 14.68 无 低 11 向家坝 1
47、5.58 9.40 12.21 无 低 12 锦屏二级厂房 6.40 5.07 5.67 轻微岩爆 中等 13 锦屏二级引水洞 1.28 1.25 1.53 频繁岩爆、洞壁剥裂 高 14 江边 7.81 7.21 10.44 无 低 15 猴子岩 3.91 3.43 4.27 岩芯饼裂、洞壁劈裂 中等 16 长河坝 8.75 4.31 5.79 轻微岩爆、片帮、岩芯饼裂 中等 17 黄金坪 9.58 6.28 7.57 无 低 18 鲁布革 6.22 4.87 6.01 施工期岩墙开裂 低 5, 25, 27, 36 19 龙滩 16.20 11.99 14.15 无 低 37 20 糯扎渡
48、23.04 14.55 17.37 无 低 21 小湾 6.22 5.03 6.50 少量饼状岩芯，轻微岩爆 中等 22 白鹤滩左岸 9.16 6.14 7.66 片帮现象 中等 23 白鹤滩右岸 4.70 4.70 5.86 片帮现象 中等 24 双江口 5.04 3.36 4.80 平硐壁片帮现象和钻孔饼状岩芯 中等 25 仙居 5.89 5.89 8.59 PD10平洞桩号0+5120+545段出现洞壁葱皮剥落现象 低 表8 不同初始地应力分级方案的成果对比 Table 8 Comparison of initial geostress rating by different schemes 序号 名称 国标方案 电标方案 建议方案 定性评价 1 溪洛渡左岸 1 1 1 1 2 溪洛渡右岸 1 1 1 1 3 二滩 1 2 2 2 4 瀑布沟 3 3 2 2 5 大岗山 1 2
