强震区成兰铁路某隧道小净距段大变形特性分析

针对处于"汶川5.12"强震区龙门山断裂带之前山活动断裂及中央活动断裂之间的在建成兰铁路柿子园隧道4号横洞工区隧道小净距D3K87+500~+350段大变形破坏现象,在现场调绘、岩石试验、地应力测试及监控量测数据等资料分析的基础上,从地质构造、围岩条件、地震作用、地应力场、地下水及工程结构形式和施工影响等方面对隧道小净距段的大变形特性进行分析,并探讨其成因机制。主要结论有:(1)小净距段呈现仰拱左右剪切错动、边墙侵陷、拱顶沉降为特征的纵向张裂变形特性;(2)大变形成因机制可归纳为软弱破碎的围岩条件、复杂活跃的地质构造条件、高应力场条件、地形偏压作用、地下水软化作用等客观地质环境因素及小净距隧道结构形式、施工影响及较弱的支护措施等主观因素的综合影响;(3)小净距结构形式的设置位置应综合考虑地层岩性、地质构造、地应力场及地震震裂作用等客观地质环境因素的影响;(4)研究结论对强震区类似工程地质条件下川藏、滇藏铁路破碎围岩隧道的设计和施工具有借鉴意义。     

汤郎—易门深大活动断裂对秀宁隧道围岩改造作用分析

秀宁隧道为改建铁路成昆线广通至昆明段扩能改造工程中全线关键控制性工程,隧道出口段的汤郎—易门晚更新世区域性深大活动断裂控制了全隧的地形地貌、地质构造、地下水系及不良地质等,对全隧的围岩改造作用十分显著。本文基于汤郎—易门断裂的活动特性及展布,在探讨断裂对全隧地层岩性、岩体结构、地下水活动、应力场环境等影响的基础上,研究活动断裂对秀宁隧道围岩分级改造作用的影响,以期为隧道设计和施工提供较准确的地质科学依据。研究结论:(1)秀宁隧道具有复杂的区域地质构造环境、多变的地层岩性及复杂的水文地质环境特征;(2)汤郎—易门断裂具有多期次活动构造活动特征;(3)断裂对围岩的改造作用主要体现在岩性及其力学性质、岩体结构及裂隙、地下水活动、初始应力场环境4个方面。     

浙江苍岭隧道岩爆工程地质特征分析与防治措施研究

根据在浙江苍岭隧道施工中发生的岩爆,通过现场地质观测资料,分析了其形成的规模、位置、诱发因素以及地质条件,从地质工程的角度,对岩爆发生地段隧道的岩石组成、地质构造、地应力特征以及地下水情况进行了探讨,发现在苍岭隧道施工中发生岩爆的岩石具有岩体结构面发育适中、弹性模量大、P波波速高、地质构造简单、现代水平构造应力强且主压应力轴σ1大角度相交于隧道中轴线和地下水不发育的特征,并在此基础上,提出了掌子面喷水、布设释放地应力锚杆、减少隧道壁聚能结构等有效的岩爆防治措施。     

谷竹高速公路大坪山隧道地应力特征及岩爆预测

基于大坪山隧道的工程地质条件,根据现场实测地应力,采用三维有限元分析法反演得出隧址区的初始应力场,计算结果表明,隧道轴线纵剖面处于中等应力水平,有发生中等岩爆的可能性.以此为依据,结合室内岩石试验,采用Russenes判据、Turchaninov 判据、R b/σ1判据及陶振宇判据等4种国内外有代表性的判别方法进行综合预测.预测结果表明:较深埋的硬岩段将产生低—中等岩爆,埋深900 m附近坚硬完整白云岩段可能出现强烈岩爆.     

川藏铁路某超深埋隧道地应力特征及岩爆分析

研究目的:超深埋折多山隧道是川藏铁路雅康段控制性工程,隧址位于我国西部新构造运动活跃的"Y"字形构造带核心区域,其地应力特征及岩爆预测对铁路选线、设计和施工具有重要意义。本文通过地应力测试数据,数值模拟来分析折多山隧道隧址区及洞身的应力分布特征,明确最大主应力的方向,并利用岩石的单轴加卸、载应力-应变曲线计算其隧道围岩的岩爆倾向指数,分析发生岩爆的岩石力学指标,结合深孔钻探成果、岩石力学试验、水文试验成果来综合分析川藏铁路折多山隧道发生岩爆的强度。研究结论:(1)川藏铁路折多山隧道最大主应力为水平应力,方向为NEE向,实测地应力最大值为17 MPa,数值模拟洞身最大值可达到48 MPa;(2)通过岩爆倾向性指数试验分析可知,围岩具备发生中等~强烈岩爆的储能和释能条件;(3)通过综合分析可知,折多山隧道易发生中等~强烈岩爆;(4)该研究结论可为隧道设计提供依据,也可为邻近区域隧道围岩稳定性判断提供借鉴。     

云雾山隧道突泥灾害工程地质特征与防治

结合云雾山隧道在掘进开挖的过程中发生的突泥地质灾害,对隧道实际开挖揭露的情况进行了系统的分析,指出隧道围岩岩石的工程地质特性、施工地区地质构造特征、隧道和周边地区地下水发育情况以及施工地区现代构造应力场特征是直接影响云雾山隧道超前地质预报效果的四个主要工程地质控制因素,采取了切合实际的工程手段来防治突泥灾害的发生.     

当金山隧道区域地应力特征分析与应用

研究目的:敦格铁路当金山隧道位于兴蒙褶皱系与祁连山褶皱系之间的阿尔金断隆,隧道埋深大,地质条件复杂,高地应力是隧道施工中的主要地质问题。通过对隧道区域地应力特征分析,分析预测隧道施工中与高地应力有关的地质问题。研究结论:(1)当金山隧道区地应力高,以水平应力为主,属高地应力区;(2)根据切向应力准则判断,隧道施工中埋深较大地段较完整的云母石英片岩、花岗岩有发生轻微岩爆的可能,绿泥石英片岩发生岩爆的可能性小;(3)根据隧道区的地应力特征及岩性特征分析,断层破碎带(尤其是F5断层)岩质软弱,在施工中有发生较大变形的可能,其他地段发生变形的可能性较小;(4)本文采用的隧道地应力分析与评价方法及与高地应力有关主要地质问题的分析,对类似工程具有参考和借鉴意义。     

滇藏铁路三江并流区工程地质减灾选线研究

研究目的:滇藏铁路三江并流区以高海拔大高差的地貌特征、软弱破碎的地层岩性、活跃的地质构造运动、高水平构造应力场等复杂的地质条件为地质背景,具有三江活跃构造集束区区域稳定性、强烈浅表生改造的斜坡稳定性、内动力地质作用围岩稳定性及热液地质作用等重大工程地质问题。在拟建滇藏铁路三江段,本文在对其工程地质环境特征和地质灾害分布发育特性等分析的基础上,从地质防灾减灾的角度,研究区段地质选线原则。研究结论:(1)滇藏铁路三江并流区因其高海拔大高差的地貌、活跃的地质构造、软弱破碎的地层岩性及复杂的水文地质等地质因素,为区段山地灾害的分布发育提供了强有力的内外动力地质作用;(2)针对三江段区域稳定性问题,铁路选线应遵循断裂带下盘展线、简易修复工程过活动构造、绕避对地震波具放大效应部位的防灾减灾原则;(3)针对内外动力地质作用下的山地灾害,铁路选线应遵循绕避为先、内移设隧、早进晚出等防灾减灾原则;(4)针对内动力地质作用围岩稳定性问题及热液地质作用问题,铁路选线应遵循或绕避或短距离快速穿越的防治减灾原则;(5)本研究结论对类似工程地质条件下的川藏、川青、滇藏等铁路和公路等线状工程地质减灾选线具有借鉴意义。     

深埋特长隧道岩爆预测研究

研究目的:苍岭隧道最大埋深近800 m,隧道内围岩完整性好,强度高,在高围压条件下,隧道开挖后将产生岩爆现象,为保障隧道施工安全,准确预测掌子面前方未开挖段的岩爆发生状况,采用理论与实测相结合研究手段,两阶段预报方案对苍岭隧道的岩爆发生状况进行了预测.研究结论:通过两阶段岩爆预测可知,较之施工前岩爆预测情况,在实际条件下,轻微岩爆区长度将减少,中等岩爆区则基本相当,岩爆基本发生在边墙部位;卢森判据的结论更加适合本隧道岩爆的预测,前期研究中获取的隧道区内构造应力场较为准确,采用理论与现场实测的研究手段,结合两阶段岩爆预测模式,准确预测了掌子面前方一定范围内岩爆发生状况,为岩爆预测提供了切实可行的方法.     

燕山山脉某隧道地应力特征及岩爆预测与防治

岩爆预测一直是地下工程世界性难题之一。为研究燕山山脉某深埋隧道的地应力特征及岩爆预测,对研究区地貌地层岩性、地质构造以及构造破碎带的地质过程进行分析,并在研究过程中选取典型部位,采用水压致裂法实测获得了工程区地应力资料,利用多种方法对隧道岩爆进行预测:(1)该隧道三个测试钻孔附近地应力分布较为稳定,无明显异常带,以水平主应力作用为主,隧道轴线与最大主应力方向夹角约17°,轴线选择方案可行,基本有利于隧道的稳定性。(2)该隧道施工过程中可能发生片帮现象或轻微的岩爆。经施工验证,开挖过程中实际岩爆特征基本与预测一致。     

铁路岩体初始应力场评估的探讨

研究目的:在实际工作中,根据地应力资料进行评估,铁路绝大部分隧道都处于极高地应力、高地应力状态,引发围岩调整、工程措施加强,从而会引起投资大量增加,甚至在分析隧道衬砌开裂和变形的原因时引发大的争议和混乱,但实际已开挖的隧道发生岩爆、大变形的工程案例却是极少数。本文通过岩体力学理论、地应力资料、工程案例并结合相近行业有关规定,对铁路规范中的铁路岩体初始应力场评估进行探讨。研究结论:(1)铁路规范对初始地应力场的评估不符合实际,应修改,初步判定实测地应力大于30 MPa时,岩爆发生的可能性增大;(2)对初始地应力场的评估结论应慎重,引发的增加投资应纳入动态设计;(3)勘察设计阶段的地应力测试应合理、适当;(4)该研究成果可应用于铁路规范修改及隧道勘察。     

大相岭深埋特长隧道场区高应力场三维数值反演

大相岭隧道属特长深埋隧道,隧址区地应力高,断裂构造发育,软岩硬岩交错分布,开挖中可能会出现岩爆大变形等现象,运用FLAC3D快速拉格朗日差分软件采用数值三维多元回归原理结合实测地应力资料对隧道场区高地应力场进行数值回归反演,反演结果和实测结果吻合良好,能够较好的从整体上反映场区地应力状况,为地质超前预报以及超前支护和隧道结构设计提供较为可靠的定量分析资料。     

基于应力判据法的施工期岩爆预测研究

九岭山隧道为单洞双线铁路隧道,全长15 371 m,最大埋深约862 m。隧道所处地形起伏大,隧道穿越地层较复杂,九岭山隧道开挖后,深埋段岩体因受高围压作用,产生岩爆现象。通过工程实测地应力成果,基于应力解除法的二次应力测试,并采用应力判据法,对掌子面前方进行岩爆预测,结果分析表明:DK1690+130～DK1690+500为中等岩爆区域;卢森、王元汉、王兰生等应力判据的结论更适合九岭隧道岩爆情况,建议在岩爆预测中为主要岩爆发生判别依据。     

木寨岭隧道越岭区区域地应力特征分析及应用

介绍了新建铁路兰渝线木寨岭隧道越岭区地层多变、构造复杂的区域地质特征,分析了该越岭区以高一极高地应力为主的区域地应力特征.通过钻孔内实测数据的分析,重点介绍了水压致裂法在地应力测试中的应用方法,并对以往工程施工及运营中灾害频发且危害最为严重的岩爆、软岩变形等地质问题,结合本隧道工程的地应力特征进行了阐述与评价.     

西成客运专线福仁山隧道地质勘察

通过对西成客运专线福仁山隧道地质条件的分析,研究总结了福仁山隧道可能存在的地质问题。根据地应力测试结果,该隧道埋深300～500 m围岩中存在中-高地应力,埋深大于500 m的围岩中存在高地应力,局部地段存在极高地应力,有发生中等岩爆的可能。在洞身大理岩岩溶发育及部分隧道浅埋地段,产生突、涌水(泥)的可能性较大。隧道通过断层破碎带、褶皱核部、地层接触带、长大密集节理带等地段时,施工时极有可能出现坍塌等围岩失稳现象,针对以上问题,在设计及施工中应加强超前支护且及时衬砌,并加强排水措施。     

和邢铁路路罗站地质选线研究

研究目的:和邢铁路穿越太行山脉,在路罗站附近地形陡峻,多为峡谷陡壁,崩塌落石等不良地质发育,地下水丰富,地质条件复杂。因此,详细查明本段地层岩性、地质构造,以及崩塌落石的分布范围、发育程度等是路罗站位明线及隧道方案比选的基础。基于此,本文通过采用综合勘察技术查明工程范围内的工程地质和水文地质条件,并结合国家级风景名胜区范围及邢汾高速公路边坡稳定条件,从而提出合理的路罗站位地质选线意见。研究结论:(1)路罗站明线车站方案避开了崩塌落石发育地段,工程地质条件较好,工程投资省;(2)明线车站方案的施工及运营管理安全方便;(3)明线车站方案邻近高速公路段隧道施工通过采用控制爆破等施工措施,可避免诱发公路边坡附近的崩塌落石;(4)路罗站明线车站方案优于全隧道车站方案,可作为推荐方案;(5)本研究结论可为山区地形复杂、崩塌落石发育地段的地质选线提供参考和指导。     

高地应力下大断面隧洞施工岩爆工程对策

针对大埋深且高地应力条件下的锦屏二级水电站隧洞施工高强岩爆等问题,结合隧洞围岩地质和山体条件,对隧洞岩爆形式和特征进行了分析。发现锦屏工程引水隧洞发生岩爆的岩性主要为条带大理岩和灰黑大理岩,围岩类别主要为Ⅱ～Ⅲ类,岩爆部位主要在拱顶及拱肩和隧洞边墙,并具有声响、爆落体和爆裂面等不同特征。提出了"短进尺、高压注水;调整施工工艺,合理支护;爆破解除应力"等一系列工程治理方案。实践表明,研究出的岩爆工程技术对策可以满足锦屏隧洞掘进工作面和开挖成形的洞身段的不同岩爆处理需要,能够保证施工人员、设备及工程结构安全。     

西南某隧道进口病害分析及整治技术

西南某铁路隧道全长2 438 m,隧址区工程地质条件复杂,特别是在进口段,存在含水量丰富的深厚风化层,受断层构造的影响,围岩及边坡稳定性差,边坡出现了滑坍。通过现场补充测绘、钻探等方法,对饱水风化层的工程地质特征进行了详勘,隧道采用明墙暗拱的方式通过,并对边坡及隧道边墙进行抗滑桩加固,解除了施工及运营的安全隐患。     

雁门关隧道变形控制技术

研究目的:雁门关隧道处于恒山山脉,太古界变质岩地层,受多期构造运动影响,围岩稳定性差、大变形造成初期支护环纵向开裂,拱顶、拱脚喷混凝土剥落,钢架扭曲、折断,支护侵限甚至是二衬开裂等现象,给隧道建设带来极大的困难。通过隧道DK 121+203~DK 121+175段典型大变形处理案例,分析其大变形的原因,提出合理的控制变形技术。研究结论:(1)雁门关隧道变质岩地层虽属硬质岩,但复杂多变的地质条件加大了围岩变形破坏可能性;(2)根据现场施工及围岩量测情况采取信息化设计,对隧道各段采取针对性的措施,做到"岩变我变",确保施工安全,有效的控制了工程成本;(3)采用快封闭、快支护、设置临时横撑、长锚杆、大管棚、分层加强初期支护以及早施工并适当加强二次衬砌等措施可以有效的控制并稳定隧道大变形;(4)本研究成果在构造复杂变质岩地层隧道设计、施工中有较广泛的应用价值。     

西宁至成都铁路拉脊山越岭段主要工程地质问题及地质选线

新建西宁至成都铁路拉脊山越岭段位于祁连地槽褶皱系东南部,地形地质条件复杂。详细分析拉脊山越岭段的主要工程地质问题,通过现场调查及深孔钻探等方法,鉴别中-新生代不同胶结、结构特征砂岩水稳性的差异,提出越岭段的地质选线原则:(1)隧道应尽量避开饱水弱胶结厚层状砂岩,尽量走行于泥岩中;(2)线路宜短距离、大角度且以简单工程类型通过活动断裂带;(3)线路应绕避巨型、大型滑坡及错落;(4)隧道应尽量避免走行于向斜核部等储水构造部位;(5)线路应避开小煤窑采空区范围。并研究比较中、东、西方案,得出东方案地质条件较优的结论。