高地应力是地质力学中表征岩石所受应力与其自身强度关系的核心指标,其判别依赖于
岩石单轴饱和抗压强度(Rc)与地应力的比值。国内工程领域普遍采用Rc/σ≤4-7作为高(极高地应力)的临界标准,其中σ为垂直洞轴线方向最大初始地应力。该现象常引发岩芯饼化、岩爆和软岩大变形等地质现象,表现为岩体弹性应变能剧烈释放或塑性流变特征。地应力测量主要采用
水压致裂法与应力解除法,全球实测数据显示水平应力与垂直应力比值在浅层可达5.5倍。施工中需采取超前支护、断面优化等措施应对高地应力带来的工程风险。
天山胜利隧道全长22.13公里,是目前世界上最长高速公路隧道,建设期间,建设团队面对高地应力、高地震烈度、高环保要求、高寒、高海拔等多重挑战,穿越16个地质断裂带,使用我国自主研制的硬岩掘进机“
天山号”“
胜利号”等先进装备,结合科学管理、创新技术和顽强精神,成功应对高地应力等地质问题,最终实现隧道贯通。
高地应力本质是岩体所处应力状态超过其承载能力的力学表征,其核心判据为岩石单轴饱和抗压强度(Rc)与
最大主应力(σ_max)的比值。我国《工程岩体分级标准》将Rc/σ_max≤4定义为极高初始地应力,该标准在
成兰铁路、
木寨岭隧道等工程中得到验证。国际实践中存在两种分级体系:
在炭质板岩等低强度岩层中,高地应力导致围岩持续塑性流动。成兰铁路
跃龙门隧道(2018-2020年施工)采用双层支护体系,通过长短锚杆组合将日变形速率控制在0.4mm/d以内