铁路黄土隧道变形规律及建设管理要点研究

黄土隧道施工过程中,常出现支护破坏和隧道塌方等事故。文章基于黄土隧道工程的监控量测数据,采用统计分析方法对不同围岩级别、埋深和含水率下的黄土隧道变形规律进行了研究。结果表明:(1)Ⅳ级围岩黄土隧道拱顶下沉、周边收敛的量值分别集中在50 mm和35 mm以内,Ⅴ级围岩黄土隧道拱顶下沉、周边收敛则集中在60 mm和40 mm以内;(2)Ⅳ级、Ⅴ级围岩双线黄土隧道拱顶下沉和周边收敛变形值与含水率呈正相关关系,变形速率则先增大后减小,在含水量超过16%时变形增大明显;(3)基于拱顶沉降统计,提出Ⅳ级、Ⅴ级围岩黄土隧道设计预留变形量值范围可分别取7～9 cm和12～15 cm;(4)黄土隧道工程建设管理要点是提前梳理重难点工程,施工前严格方案审核,加强地表处理,施工时强化地质预报和监控量测,严格变更设计管理,重点做好工艺管理和施工质量控制。     

富水大断面黄土隧道开挖流固耦合效应分析

兰州市轨道交通1号线东岗站后配线区间大断面隧道洞身黄土层含水率达到28.5%左右,饱和度达95%以上,施工中会诱发初期支护沉降变形过大、围岩长时间难于稳定等复杂问题。文章根据室内土工试验数据,建立三维有限元模型,基于流固耦合和不耦合效应,分析对比了富水大断面黄土隧道采用CRD法和双侧壁导坑法施工时的初期支护受力和变形特征、地表沉降及孔隙水压力场分布特征。结果表明:在该地层条件下,考虑流固耦合作用较不考虑流固耦合作用,地表沉降、初期支护竖向和水平位移无论是增长速率还是最终值都要大,后期无明显减小,且更接近现场实测值,但两者作用下的初期支护受力变化不大;基于流固耦合效应,采用CRD六部法在地表沉降和隧道变形控制效果方面更加有利,两种工法初期支护受力数值近似,但分布形式不同;流固耦合作用下,地下水水力梯度较大的地方主要位于隧道边墙和仰拱,施工时易发生渗漏,同时应做好拱部喷混凝土密实和回填注浆等,防止渗流场发生转移。     

公路黄土隧道初期支护结构侵限原因浅析

文章针对高速公路隧道在黄土梁峁地区修建过程中发生较大变形、地表开裂等现象,结合隧道所穿越地层地质情况、隧道开挖情况、支护情况、监测情况等进行变形原因分析,并对黄土隧道的修建提出了几点建议.粉砂性黄土隧道在施工过程中一定要加强对水的处理,管理好施工用水,及时排出地下水,尽量减少地表水下渗及围岩的含水量.另外,合理、科学地安排各施工顺序,以及坚持全过程的监控量测工作也很重要.     

桃树坪隧道、胡麻岭隧道第三系富水粉细砂层围岩含水率与稳定性关系浅析

文章通过对桃树坪隧道、胡麻岭隧道第三系富水粉细砂岩地层开挖后不降水、先开挖后降水、先降水后开挖三种情况下围岩含水率、围岩稳定性现场监测结果,分析得出围岩含水量变化规律和围岩稳定性与含水量之间的关系及其规律,为制定降水及开挖方案提供了重要依据。     

软岩隧道浅埋段围岩全位移空间分布特征研究

围岩位移信息的收集对指导新奥法隧道施工具有重要意义。在各种因素制约下,围岩位移信息采集不可避免存在损失位移。文章依托阿拉坦隧道工程实例,以现场实测全位移数据为基础,确定了各施工阶段的围岩应力释放率,并在此基础上,对隧道浅埋洞口段地表与拱部围岩的全位移变化规律进行了三维数值分析。结果表明:隧道开挖过程中,地表测点竖向位移最大为33 mm,与实测结果基本一致,且地表测点竖向位移远大于水平位移,竖向损失位移比例占围岩总位移量的比例高达42.86%;隧道拱顶围岩竖向位移计算值为60 mm,与现场实测结果基本一致,隧道拱部围岩不同方向的损失位移所占全位移的比例不同,水平方向约为21.42%,竖向高达40%以上;掌子面通过监测断面前后约1.0倍洞径范围内围岩变形速率较大,在此区间,围岩竖向位移发生量约占总沉降量的70%。     

沉砂横洞处治岩溶隧道拱墙外侧季节性涌水溶洞施工技术

为有效解决隧道施工中穿越涌水溶洞的问题,文章提出采用沉砂横洞的处治方案,并介绍了其技术原理和施工要点。结果表明,处治后隧道排水迅速,对围岩扰动小,能够很大程度地提高隧道的结构耐久性,施工安全和施工质量得到了保证。     

深埋富水黄土隧道地表深孔袖阀管注浆加固机理及效果分析

黄土具有“强度低、变形量大、自承能力小、工程性质差”的特点，且对水特别敏感，一旦遇水，强度明显降低，工程性质急剧恶化。因此，富水黄土隧道的施工难度极大、安全风险极高。银川至西安高铁上阁村隧道穿越富水黄土地层，埋深102 m。施工中，通过降水试验无法取得明显的降水效果，同时隧道围岩变形大、进度缓慢。鉴于此，开展了地表深孔刚性袖阀管注浆试验研究。研究结果表明：（1）地表深孔袖阀管注浆可以有效加固地层，提高其自稳能力。加固机理主要表现为浆液对竖向原生节理的填充阻水作用、浆液结石体的空间骨架作用；（2）注浆后隧道拱顶累计沉降量明显减小，变形速率降低，仰拱闭合时间提前，隧道开挖进度可达到60～80 m/月。与未注浆工况相比，施工进度提高了3倍以上；（3）通过注浆，隧道基底黄土地层承载能力可提高3倍以上，从而可保证高铁隧道的长期运营安全。     

盾构隧道穿越软塑红粘土覆盖型岩溶区的处理方法

文章分析了岩溶上覆地层塌陷机理以及软塑红粘土层及硬塑红粘土层中盾构隧道的施工风险,并制定了相应的处理措施。结果表明:隧道位于软塑红粘土层时,降水破坏了土-裂隙水-溶洞之间的平衡状态,导致红粘土流入溶洞,隧道会随着软塑红粘土的下沉而下沉;当隧道位于硬塑红粘土层中时,下面的软塑红粘土流入溶洞后,由于可塑红粘土的抗剪强度和粘聚力均较低,软塑土层塌陷,会在可塑土层和硬塑土层之间形成土洞,最终也会导致隧道下沉;当灰岩岩面倾斜度较大时,会扩大红粘土的沉降范围。通过填充高风险范围内的溶洞、对软塑红粘土层进行加固以及在岩面倾斜过大的地方增设抗滑桩等措施可防范上述工程风险。     

有限元强度折减法在隧道施工稳定分析与控制中的应用

有限元强度折减法广泛应用于边坡等工程的稳定分析中,而在隧道工程稳定分析中的应用相对较少。文章将有限元强度折减法用于隧道施工稳定分析与控制中,提出基于围岩安全系数进行施工阶段围岩稳定性全过程的动态评价,并通过隧道洞周围岩变形规律的研究,建立施工阶段隧道监控量测的动态控制指标。通过算例分析可以看出,基于围岩安全系数可以定量、直观地掌握整个施工阶段围岩稳定性的动态演化规律;在满足初期支护施作后围岩稳定性要求的前提下,可以针对各个施工阶段建立相应的变形控制指标,从而克服以围岩容许位移作为隧道稳定性判断依据的局限性。通过有限元强度折减法在隧道施工稳定分析与控制中的应用,将为解决隧道施工安全问题提供新的途径。     

不同围岩级别下的隧道洞身开挖施工方法分析

文章分析了公路隧道围岩的分级标准,探讨了围岩的变形规律,介绍了全断面开挖法、台阶开挖法和分部开挖法等适用于不同围岩级别隧道的洞身开挖施工方法,并结合某公路隧道洞身开挖工程实例,分析了不同级别围岩开挖施工要点,以期为类似工程提供参考。     

黄土公路隧道结构设计与施工中的若干问题

针对黄土公路隧道结构设计和施工中的理论研究滞后于工程实践的现实情况,结合白虎山隧道、新庄岭隧道、土家湾隧道三座黄土公路隧道衬砌结构力学性状研究成果,提出了以黄土公路隧道拱顶中心线侧压力系数为判据的深、浅埋界定的新方法,指出应结合黄土特性及埋置深度进行隧道衬砌设计,不宜按计算摩擦角或围岩类别确定隧道的围岩压力;设计时除进行荷载计算外,还应根据工程地质条件,经工程类比及综合研究后确定衬砌结构。应根据不同的地质条件确定设计原则和施工方法,例如,地质条件较差地段应采用微台阶或分区微台阶法施工,而不采用侧壁导洞法或双侧壁导洞法;在取得同等支护效果的条件下应加强初期支护;在湿陷性黄土地区应特别注意水的处理。     

于木匠沟双连拱隧道施工方法和施工监控量测

双连拱隧道因地质条件差、浅埋、高跨比小等特点.在开挖过程中存在洞室围岩失稳变形破坏的隐患.因此,双连拱隧道施工方法和施工过程的监控最测尤为重要.长春一延吉高速公路于木匠沟双连拱隧道采用侧壁导洞先贯通的施工方法.先贯通的侧壁导洞既可以作为运输通道又可以对围岩进行超前探测.施工过程中进行了围岩收敛、围岩内位移、地表下沉等监控量测.及时指导设计变更和支护,确保了隧道的安全、顺利施工.     

浅埋隧道开挖引起围岩及地表变形和应力释放特性浅析

通过数值仿真分析试验,分析了浅埋隧道开挖施工引起的隧洞围岩及地表的沉降变形和应力释放特性规律.试验结果表明,开挖后拱顶围岩沉降变形明显,为施工支护重点控制部位；隧道底部将发生隆起,并随着距离隧道中心线越远,隆起趋于平缓；开挖将引起地表沉降变形,随距离隧道中心线越远沉降越小；开挖引起围岩应力释放大约在3倍洞径左右.     

跑马山隧道进口地表沉降监测及稳定性评价

隧道监控量测技术作为新奥法施工的核心手段之一,是进行动态设计和施工的重要参考依据,对于判定隧道围岩稳定性和确保施工安全具有重要的指导意义。文章通过对康新高速公路跑马山隧道进口地表进行沉降监测,依据地表沉降监测数据来判断围岩的稳定性和初次衬砌支护动态变化信息,确保隧道安全施工,同时对隧道进口地表稳定性进行评价,为二次衬砌的施做时间提供指导。     

基于工期目标的单跨四车道市政隧道施工优化研究

贵阳南垭路三号隧道为两座分离式的单跨四车道市政隧道,最大开挖跨度21.878 m,最大开挖面积为245.7 m^2,处于喀斯特地貌区,地下岩溶和岩石节理裂隙发育,围岩破碎且施工工期紧。基于以上施工背景,文章开展基于工期目标的软弱破碎围岩单跨四车道市政隧道施工优化研究。首先利用强度折减法对裸洞围岩稳定性进行定量评价,发现Ⅳ级围岩裸洞具有自稳条件,Ⅴ级围岩裸洞则不满足安全系数要求;在此基础上结合不同工法的施工模拟和工期推演,对施工方案进行优化,最终确定了南垭路三号隧道在Ⅳ级围岩地段采用三台阶五步法施工,Ⅴ级围岩地段采用双侧壁导坑法施工的方案;最后对洞身Ⅳ级、Ⅴ级围岩地段工法转换进行优化,将施工工期提前了9个月,创造了显著的经济和社会效益,研究成果可为今后类似工程的修建提供借鉴。     

浅埋大跨度黄土隧道变形特征及控制措施研究

为研究大跨度黄土隧道变形特征及相应的控制技术,指导黄土隧道设计与施工,确保施工安全。文章依托某在建隧道工程,结合大变形段现场监测数据对围岩变形及原因进行分析,并提出相应的控制措施及参数。研究结果表明:浅埋黄土隧道围岩变形受上覆围岩性质影响差异较大,开挖初期围岩变形速率普遍较大,最大沉降速率达到54.6 mm/d;变形持续时间长,约45 d才逐渐趋于收敛;累计变形量大,且受开挖扰动影响显著,特别是下台阶开挖时围岩变形约占总变形量的70%;围岩大变形主要分为"快速发展—持续发展—缓慢发展—趋于稳定"等4个变化阶段,持续发展阶段易受外部环境影响,围岩变形速率波动较大,缓慢发展阶段仰拱尽早闭合成环,可有效抑制围岩变形发展;回归曲线模型可直接用于软弱黄土隧道变形量的预测。     

平导设置对富水山岭隧道排水效应影响研究

地质情况复杂且富水的部分长大山岭隧道,通常会采用平行导坑作为隧道施工运输通道或运营期间的安全疏散通道,但就平导设置对隧道正洞地下水分布情况的影响尚无深入研究。文章在对现有平行导坑设计分析的基础上,分别针对不同水头高度、围岩级别、平导与正洞水平净距及竖向高差等因素,计算和分析了设置平行导坑对正洞水压力的影响。结果表明:初始水头越高的隧道,设平导后水压力降低幅度越大;对于不同围岩级别,正洞水头降低幅度随着围岩渗透系数降低而增大,围岩条件越好,平导排水效应越明显;平导与正洞的水平净距选取可优先考虑施工组织及安全的因素,一般可取20 m左右;竖向位置的变化对水压力分布影响不大,竖向高差不必过大。     

石林隧道斜井转正洞交叉口施工技术

隧道斜井转正洞交叉口施工中,合理的施工方案是确保施工安全和确保工期的前提。石林隧道斜井与正洞交叉口施工中,按照不同的围岩级别采用了不同的斜井进正洞方法:Ⅱ、Ⅲ级围岩宜采用全断面开挖法直接进入正洞;Ⅳ、Ⅴ级围岩采用导洞转向法,斜井施工至与正洞交界后,以圆曲线形式转体进入正洞。特别是斜井与正洞相交处,安排了详细的施工程序,确保了隧道斜井顺利进入正洞,保证了隧道施工工期和施工质量。     

注浆技术在复合地层滑坡体隧道工程中的应用

蒙华铁路五原隧道滑坡堆积体内夹杂砂质新黄土、粘质新黄土、细圆砾土、粉质粘土等多种地层,斜井开挖揭示掌子面富水,初期支护变形较大。为确保隧道开挖安全,决定采用地表袖阀管注浆加固技术。文章详细阐述了袖阀管注浆施工工艺、注浆加固效果的分析评价方法以及不同地层的注浆加固机理。实际应用效果表明,袖阀管注浆兼有渗透注浆、挤密注浆和劈裂注浆的独特优势,能有效提高隧道洞身地层整体性和稳定性,确保复合地层滑坡体隧道施工安全。     

喀斯特山区公路隧道施工地质灾害处治对策探讨

在喀斯特山区公路隧道施工过程中,洞口滑坡、崩塌、偏压,洞身冒顶塌陷、突泥涌水、溶洞及变形等各种地质灾害处治方案制定成为隧道施工的关键。文章结合广西六寨至河池高速公路隧道施工中发生的地质灾害实例,探讨了喀斯特山区公路隧道施工地质灾害的处治方案。