兰渝线桃树坪隧道区域上第三系砂岩工程特性分析

上第三系砂岩在兰渝铁路分布广泛,厚度较大,工程特性复杂,特别是地下水对围岩特性及围岩稳定性的影响之大极为少见.本文通过大量试验数据分析了兰渝线桃树坪隧道上第三系砂岩的物理力学特征,分析和研究了砂岩含水率随时间变化对围岩稳定性的影响,确定了水文地质条件与围岩稳定性的关系,为隧道施工提供依据和指导.     

甘肃地区隧道工程第三系砂岩水稳特性浅析

甘肃地区广泛分布第三系咸水河组砂岩,其成岩作用差,具有复杂水稳特性,对工程影响大。通过三条铁路隧道砂岩物理力学性质、遇水破坏特征及水文地质条件的对比分析,对第三系砂岩水稳特性进行了简要分析,可为隧道设计、施工及相似工程选线提供参考。     

程儿山隧道第三系砂岩施工地质问题研究

针对新建铁路原州区至王洼线程儿山长隧道工程通过第三系砂岩时出现的施工地质问题,在全面分析隧道区域地质、工程地质、水文地质条件的基础上,比拟在建兰渝线条件相近隧道工程、结合我国隧道勘察、设计现状和取样试验资料,深入分析第三系砂岩的工程特性,叙述砂岩黏粒含量、易溶盐含量2个因素对砂岩工程性质的控制作用和两者与含水率的关系,对地下水对砂岩稳定性影响及作用机理进行深入研究,针对性地提出工程处理措施,为隧道设计提供依据,为在第三系砂岩中的隧道施工安全奠定了基础。     

兰州第三系砂岩水稳性特征隧道施工研究

研究目的:以兰渝铁路桃树坪、胡麻岭隧道施工为切入点,结合施工遇阻情况,重点分析兰州地区第三系砂岩地质背景、成岩特征、物理力学性质以及对隧道施工工作的不利影响。在大量施工数据,观测记录基础上,开展水稳性特征的专项科研攻关,增强对兰州地区第三系砂岩认识程度,提出较为前沿的施工处理方法。研究结论:第三系砂岩具有异常复杂的水稳性特征,围岩受扰动及水浸泡影响,稳定性随时间显著变差,在国内外地下洞室施工中极其罕见。超前降水控制围岩含水率低于砂岩塑性变形含水率,保持围岩处于基本稳定状态,是有效解决第三系含水砂岩稳定性的重要措施。     

牡绥铁路双丰隧道富水第三系砂泥岩地层超前注浆加固施工技术

双丰隧道是牡绥铁路最长隧道和重点控制性工程。隧道洞身长约2.3 km段穿越第三系砂泥岩及砂泥岩与其他岩层接触带的地层,其中第三系砂泥岩成岩作用差,属于极软岩;而隧道埋深较深,地形起伏不大,地下水在第三系砂岩及砂泥岩与其他岩层接触带处呈现富集,具有水量大、补给来源广和空间分布极不均一的特点,导致隧道变形大,塌方、涌水涌泥的风险极高,造成施工困难。结合本地层特点研究并采用上半断面加固全断面的超前注浆加固方案,经综合效果评价和施工开挖验证,加固效果良好,有效地保证了隧道的施工安全和顺利贯通。     

第三系粉质黏土地层隧道围岩大变形分析及控制研究

大西客运专线第三系粉质黏土地层乔家山隧道区段在建造初期曾出现喷射混凝土压溃、钢拱架扭曲和仰拱填充层开裂等问题。物相、微观结构分析及现场直剪流变试验表明第三系粉质黏土具有流变特性。本文采用Burgers流变模型模拟该地层力学行为并基于现场直剪流变试验反演获取流变模型参数,运用FLAC程序建立数值模型对隧道围岩大变形进行分析,结果表明围岩流变特性是造成大变形的主因。考虑地层流变性对隧道受力的影响,提出适当加大支护刚度和增大预留变形量的优化方案。数值计算和现场实测均表明优化方案使二次衬砌结构安全得到保证,隧道可顺利通过该地层。     

兰渝铁路隧道第三系砂岩含水率与围岩稳定性关系研究

兰州地区分布的第三系含水砂岩具有异常复杂的工程特性,围岩稳定性随时间延长、含水率升高而显著变差,极易产生塑性变形或流变。通过现场观测和室内试验,研究了围岩结构及强度与砂岩含水率的关系,得到围岩发生变形的临界水稳数据,分析了降水对围岩稳定性的影响程度,探讨了微观层次下砂岩遇水失稳的机理。研究表明,随开挖时间的延长,第三系弱胶结砂岩的含水率呈指数形式上升,长期抗剪强度显著降低;当含水率接近塑限和液限时,围岩开始变形失稳。超前降水可有效提高围岩稳定性。     

双丰隧道第三系砂泥岩地层涌水涌泥原因分析及处理措施

针对牡绥线双丰隧道穿越第三系砂泥岩的涌水涌泥问题,通过专项勘察、超前地质预报及室内试验、原位试验等方法,研究了涌水涌泥段的地质构造、水文地质情况及第三系砂泥岩的工程特性,并分析了第三系砂泥岩地层的失稳模式和涌水涌泥机理。结果表明:受开挖扰动地下水大量渗入,致使砂泥岩结构破坏并失稳;拱顶支护不足以支撑砂泥混合物与抗拒动、静水压力而产生变形,最终在薄弱处发生涌水涌泥。采用超前注浆加固及锚杆支护、泄水减压、三台阶临时仰拱+中立柱支护等措施治理后效果良好,双丰隧道得以在涌水涌泥段安全贯通。     

特殊地层隧道仰拱隆起原因及工程措施探讨

以马家坡隧道第三系泥岩夹砂岩地层仰拱隆起为例,采取地质补勘、实体检测、岩芯取样等手段,对隧道仰拱隆起发生的原因进行综合分析;并采取调整支护参数、分段间隔拆除重建等一系列工程措施进行整治。经监测,整治效果良好,这对类似工程施工具有指导、参考意义。     

2号斜井膨胀性泥岩地段施工技术

结合乌鞘岭隧道2号斜井工程实例,分析第三系上新统膨胀性泥岩的地质特性,介绍膨胀性泥岩地层隧道的施工方法、工程措施及注意事项。     

第三系粉质黏土物理力学特性及隧道施工影响因素分析

针对山西中南部铁路通道区域第三系上新统粉质黏土的工程地质特性,采用室内室外试验、现场监测的方法综合分析粉质黏土的物理力学指标,经过大量实测数据分析,得出在一定条件下粉质黏土隧道初支位移与时间的对数函数关系的规律,总结隧道施工的影响因素以及影响特点。     

不同温度作用下砂岩热损伤演化规律研究

为确保隧道穿越地热等复杂地质条件安全快速施工,以重庆雷家坡隧道岩体为研究对象。温度引起的热应力作用以及矿物组分和微观结构变化会导致岩石的物理力学特性产生劣化,借助核磁共振无损检测分析仪对不同温度作用下岩样的物理特性进行试验研究。结果表明,当热处理温度较低时,砂岩的质量、体积、孔隙度、渗透率以及孔的比例呈现出较平稳的变化规律;然而,当热处理温度大于400℃时,表征砂岩热损伤的物理参数呈现出急剧增加的趋势,400℃是该砂岩物理力学特性发生转变的临界门槛值。研究结果可为隧道施工过程遇到类似地质条件下安全快速施工提供参考。     

富水粉细砂岩隧道涌水涌砂处理技术研究

第三系富水粉细砂岩层隧道地层含水量高,开挖后稳定性极差,极易发生围岩变形、坍塌、流砂,施工难度大,安全风险高。本文以兰渝铁路马家坡隧道为背景,以隧道涌水涌砂事件为切入点,分析了富水粉细砂岩涌水涌砂原因,提出了"抽排水+注浆加固+六部CRD开挖+加强初支+综合降水"相结合的施工方案,即采用后退式分段注浆加固和六部CRD开挖施工工艺,并通过加强初期支护,轻型井点降水+深井真空降水,有效解决了隧道涌水涌砂问题,保证了施工顺利进展。     

膨胀性围岩隧道施工技术

介绍了凝灰质砂岩隧道的施工方法,分析了凝灰质砂岩的工程特性及施工危害,探讨了膨胀性围岩隧道施工的技术措施。     

复合腔体加固盾构隧道结构承载能力的试验研究

采用足尺试验的方法对复合腔体加固盾构隧道整环极限承载力的力学特性进行研究,试验模拟盾构隧道在上部堆载作用下的静力加载试验,通过分析结构整体的受力过程、破坏模式和极限承载能力等,总结出复合腔体加固方法作用下的结构力学性能及结构破坏的关键性能点。试验结果表明:复合腔体加固方法可以有效的提高盾构隧道的极限承载能力和刚度。该加固方法具有快速轻型的特点,这将是未来盾构隧道整环加固的一个全新方法。     

三叉岭隧道工程地质特性分析

三叉岭隧道整个洞身穿过第三系硫酸盐化学沉积层,对其岩性特征以及化学成分进行分析,较为全面地阐述了三叉岭隧道的地基稳定性、洞身围岩的稳定性以及边坡稳定性,提出了必要的建议。     

基于梁-非线性弹簧模型的盾构隧道管片环极限变形特征研究

管片环极限变形特征是盾构隧道结构设计的关键控制指标和结构安全监测的重要依据。已有的接头弯曲加载试验表明,当弯矩较大时,接头变形具有明显的非线性特征。针对上海地铁区间盾构隧道管片环内的无衬垫式接头,建立其力学模型并推导其变形解析式,得到一定轴压作用下接头变形非线性特征的定量化描述,将其与试验数据对比,验证接头力学模型和变形解析式的工程适用性。基于非线性弹簧单元建立管片环梁-非线性弹簧模型,采用有限元方法对考虑外荷载及接头自身性能等因素不确定性的各工况管片环极限变形特征进行计算分析,根据分析结果提出对盾构隧道管片环结构设计及运营期结构安全监测提出建议。     

兰州地铁特殊地层换乘车站工程关键施工技术

第三系粉细砂岩(又称红砂岩层或强风化砂岩层)为兰州地区特有不良地质,开挖暴露遇水后,强度急剧降低,软化流变,同时其上覆的卵石层也限制了一些地下水处理方法的使用。以处于第三系粉细砂岩的兰州地铁换乘车站外部环境为研究基础,分析了高水位复杂地层换乘车站的施工工法、支护措施、地下水处理方法、建筑物保护方案和施工措施等的重点和难点,得出了一整套富水第三系粉细砂岩地铁换乘站设计方案,保证了该工程的安全施工。     

砂岩层理构造对力学特性影响分析

层理构造是影响岩石力学特性的重要因素,通过开展不同层理构造砂岩的三轴蠕变试验,分析层理构造对砂岩力学特性的影响。试验结果表明:砂岩具有蠕变特性,并且层理构造不同,蠕变特性具有明显的各向异性特性。分析表明,在三轴应力状态下砂岩表现出瞬时变形、衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变特征;在低应力水平条件下,砂岩变形以瞬时变形为主,随着应力水平增加,蠕变变形不断增大,最终导致试样破坏;随着层理角度增大,砂岩试件的长期强度、峰值强度、弹性模量先减小后增大,稳定蠕变速率呈"M"形变化;应力与层理夹角不同导致砂岩的破裂模式不同,层理角度30°时,主要发生沿着层理面的剪切破坏,其他层理角度时,主要发生斜交层理面的剪切破坏。     

上第三系土质隧道的变形特点及支护措施研究

研究目的:含水上第三系粉质黏土隧道在施工过程中常出现初期支护变形、开裂甚至整体塌方问题,一直困扰着隧道建设。本文依托晋中南铁路通道工程某隧道典型实例,结合现场调查、隧道监控量测,探讨含水上第三系粉质黏土隧道的变形特点,研究其支护措施方案,为同类围岩条件下的隧道建设设计提供理论及实践依据。研究结论:(1)上第三系粉质黏土隧道两侧边墙变形是拱顶沉降变形的1.5~2.0倍,且两侧边墙变形的稳定时间较长;(2)上第三系粉质黏土隧道的变形时空效应明显,时间上具有一定的滞后性,空间上往往发生大变形问题的位置不在掌子面,而在掌子面后方15~25 m的位置,即侧墙变形空间效应影响范围为3D~5D(D为开挖洞径);(3)隧道开挖后,采用强初期支护措施,有利于抵消含水上第三系粉质黏土围岩变形的时空效应,在未施作二次衬砌前,提供足够的抗力以抵消围岩的变形;(4)该研究结论可应用于同类土质隧道的设计和施工中。