基于掌子面结构量化的公路隧道围岩分级方法

公路隧道围岩级别的划分是指导隧道设计、施工及地下工程岩体稳定性评价和安全风险控制的重要依据,目前在设计和施工中对隧道围岩级别的判定方法具有较多的经验性因素,且在实际隧道工程中各级围岩的稳定性情况极为复杂,即使是同一级别的围岩,隧道稳定性也不尽相同。为了实现施工阶段围岩分级的可操作性与准确性,通过研究在公路隧道开挖时采集的隧道掌子面图像,利用MATLAB编程建立了照相测量围岩分级系统。根据岩体块度指标RBI的概念,向隧道轮廓线依次布设19条虚拟测线,以掌子面径向19个方位的RBI值综合评价了掌子面岩体结构的差异性。考虑结构面分布特征,结合掌子面节理玫瑰花图获取岩体结构综合量化指标Z-RBI,对掌子面进行了综合评价,得出了Z-RBI与岩体结构类型对应关系。综合考虑岩体坚硬程度、Z-RBI、地下水条件、初始地应力状态等主要分级指标,利用层次分析法,提出了隧道围岩BT分级方法及评价标准。实际工程应用表明:与传统的BQ法相比,BT分级方法获取的围岩等级更符合开挖后掌子面围岩的实际等级,且各等级可靠指标的延续性可对隧道施工过程中地质属性的变化情况进行定量表征,有助于工程地质人员据此对围岩质量的渐变过程进行动态评估。     

地质因素对隧道围岩松动圈的影响分析——以重庆某隧道为例

为了分析地质因素对隧道围岩松动圈的影响,以重庆某深埋特长隧道为工程背景,根据该隧道埋深和围岩级别多变等特点,运用数值模拟、正交试验和现场实测相结合的方法,研究该隧道围岩松动圈产生、发展和分布的规律。结果表明： 该隧道围岩的内摩擦角和黏聚力与松动圈大小呈负相关关系,侧压系数和埋深与松动圈大小呈正相关关系,且内摩擦角和埋深是影响该隧道围岩松动圈大小的主要因素。依据研究结果,可以确定该隧道不同地质条件下的围岩松动圈分布情况,及时优化支护参数,以指导隧道安全高效地施工。     

大断面隧道施工参数系列化研究

论文以武广客运专线浏阳河隧道为工程背景,根据铁路隧道围岩分级和断面尺寸为主要影响因素,提出新的掌子面稳定性分级方法及分级数。对影响大断面隧道掌子面稳定性的影响因素进行序列化及参数敏感性研究,得到超前预加固大断面隧道围岩稳定性影响因素序列及掌子面超前加固参数敏感性。然后在掌子面稳定性分级及超前预加固大断面隧道影响因素序列基础上,提出超前预加固大断面隧道施工参数系列,为浅埋大断面隧道施工提供指导。     

特长深埋公路隧道非对称排水涌水量预测

针对云阳山特长深埋隧道非对称排水设计及两端同时施工现状,通过众多方法比较分析,优选采用灰色理论来预测隧道开挖距离与涌水量间的关系,以确定隧道开挖贯通后围岩总的涌水量,为洞内两排水边沟规格最终确定提供依据,对指导特长深埋隧道施工、动态设计具有重要的应用价值.     

基于爆破损伤隧道初支与掌子面合理距离研究

基于钻爆法,研究在围岩损伤条件下初期支护滞后掌子面不同距离时隧道稳定性。利用声波检测隧道爆破开挖后围岩的扰动损伤,将隧道支护时机与施工时初期支护滞后掌子面距离相结合,通过FLAC3D数值模拟分析不同初支滞后距离下围岩的位移量、应力大小,得到在该工程地质条件下,随着距离的增加,围岩位移量略有增加,围岩应力降低,并最终趋于稳定,根据其变化规律分析可得初期支护滞后掌子面12 m的情况下围岩能够自稳。实践证明,不仅取得了良好的光面爆破效果,而且有效地控制住围岩超欠挖,从而取得较大的经济效益。     

郑万高铁大断面岩质隧道掌子面稳定性评价及控制措施

为建立施工阶段大断面隧道掌子面稳定性评价方法,结合郑万高铁大型机械化特点,对郑万高铁湖北段隧道掌子面地质信息进行统计分析,将掌子面稳定性分为A整体稳定、B局部掉块、C上半断面不稳定和D全断面不稳定4个级别,并建立以岩石坚硬程度、岩体完整程度和地下水状态3个指标的掌子面稳定性定性分级方法,得出围岩级别与掌子面稳定性的对应关系。研究结果表明： 1）岩石坚硬程度、岩体完整程度和地下水状态是围岩分级指标中使用率最高的3个指标; 2）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩的掌子面稳定性为A级。     

宜巴高速公路界岭隧道结构设计

界岭隧道是湖北省宜昌至巴东高速公路上的深埋特长公路隧道,该隧道地质条件非常复杂,设计及施工难度大。本文介绍了该隧道不良地质、主体工程、通风工程的设计及现场优化处治情况,供同类隧道参考。     

软弱围岩大断面隧道相向施工围岩稳定性分析与掌子面加固研究

相向施工的软弱围岩隧道临近贯通时,两开挖面的扰动区将会叠加,围岩应力及变形异常复杂,存在掌子面大变形和失稳问题。结合狮子垄隧道,采用数值手段分别对单向、相向施工时的隧道围岩应力与位移场进行研究,分析临近贯通时围岩的稳定性。结果表明,相向施工时,随着掌子面前方土体长度的减小,围岩塑性区明显增大,变形加剧,拱效应逐渐减弱,稳定性大大降低;两开挖面间存在极限距离,当2个掌子面距离小于该值时,围岩大范围临近塑性破坏,必须采取有效应对措施,方可保证隧道施工安全。在对掌子面加固、提高初支强度等措施效果分析的基础上,采用竹锚管注浆对狮子垄隧道贯通段掌子面进行加固,并提高初支强度,保证了该软弱围岩大断面隧道顺利安全贯通。     

CRD工法在南华一号隧道进口段适应性研究

南华一号隧道是在建的广大(广通~大理)铁路控制性工程之一,其进口段围岩极其软弱破碎,结构面发育,最小覆土厚度仅6m,施工风险极高。围岩稳定性的影响因素众多,施工工艺直接影响围岩卸荷变形,如有处理不当,超过围岩的承载能力,极易造成掌子面失稳以及地表塌陷。为此,为了安全、顺利施工,施工方拟采用CRD工法。结合数值模拟和现场实测手段对CRD工法的在该地质条件下的适应性展开研究,取得了一些列成果,可以为同类型的隧道设计和施工提供借鉴。     

漫谈矿山法隧道技术讲座第一讲——围岩

阐述围岩的基本概念及其工程特性、围岩的分级及分类、围岩开挖后的动态、围岩的评价方法等。并对隧道开挖后周边围岩的稳定性问题进行探讨,认为曲面掌子面对确保掌子面稳定更为有利,但目前施工机械开挖曲面掌子面有一定困难,已有同行关注曲面掌子面,并进行施工试验;隧道开挖正朝着积极补强围岩的大断面开挖的方向发展。最后对设计、施工中应该关注的软弱围岩及特殊围岩的分类进行介绍。认为:大多数围岩是有自支护能力的;不良围岩是可以改造"为我所用"的;围岩荷载是可以控制的;不同的围岩其动态也是不同的。总体而言,隧道技术的发展都是围绕达到上述目的而发展的。     

埋深和跨度对隧道结构稳定性影响的数值模拟研究

目前对深埋隧道和浅埋隧道的分界线划分不清，文中结合水下隧道的具体地质情况，对不同跨度和不同埋深的隧道施工过程进行数值模拟，讨论了不同埋深和跨度对隧道结构稳定性的影响，并提出在施工过程中，洞顶围岩不出现拉应力作为隧道深、浅埋的判断标准。     

隧道掌子面稳定性分析的一种简化方法

为提出一种快速、准确评估软弱围岩隧道浅埋段掌子面稳定性的计算方法,在基于楔形块体理论对掌子面稳定性进行分析的基础上,得到一种分析隧道掌子面稳定性的简化方法;采用该方法对黑山南北高速KOSMAN隧道项目的掌子面稳定性进行计算分析。现场实际情况和计算结果表明,该方法具有快速、简便、实用等优点,能够及时、有效地为现场施工提供技术指导,可为今后类似项目提供参考。     

基于三维重构的隧道围岩稳定性快速分析及动态反馈

节理的存在降低了岩体的完整性和连续性,对隧道围岩的稳定具有重要影响,若支护不及时或强度不够将会严重威胁施工安全。本文依托井冈山特长隧道,提出了基于三维重构、块体理论的隧道围岩稳定性快速分析方法,动态反馈、指导设计施工方案优化。针对中风化砂岩、Ⅳ级围岩区段,通过地质素描与统计分析,建立基于节理特征的三维重构地层模型;运用块体理论,分析隧道开挖时临空面关键块体分布、失稳形式及安全系数;提出围岩稳定性动态反馈方法,并对比分析不同支护方案。研究表明:开挖后围岩稳定性较差,必须采取相应的支护措施,根据动态反馈明确在实际施工时必须严格按照原设计方案施作锚杆支护。基于三维重构的围岩稳定性快速分析及动态反馈,可以实现施工过程中地质数据的动态采集、分析与反馈,及时依据实际开挖地层条件,动态调整支护体系,确保结构的经济安全性。     

复杂地质条件的寨了隧道围岩分级综合研究

隧道工程多深埋地下,工程地质、水文地质条件复杂。通过地表调查、隧道内开挖过程中的地质跟踪及多种物探仪器测试相结合等手段,以实测的各种数据为依据,对寨了隧道存在的隐伏地质灾害和围岩分级作出判定,适时地对原设计和施工工艺进行调整。并阐明和提出施工应重点关注洞内裂隙的溶蚀发育情况,判定隧道围岩为Ⅴ级,取得了良好效果。     

基于中条山隧道的台阶法几何参数优化分析

为提高台阶法在软岩条件下施工时的安全性,充分发挥其施工高效的固有优势,以中条山隧道为工程依托对该法施工时几何参数的选取进行优化分析。分析采取数值模拟结合现场监测数据的方法,以初期支护结构安全性、掌子面稳定性以及施工便利性作为优化选择的依据。根据研究成果可知:在软岩条件下隧道采用台阶法施工时,上台阶长度控制在4~5 m时隧道初期支护结构受力合理,施工机械操作便利;上台阶高度取值为0.6H(H为隧道高度)时能较好地兼顾隧道的施工效率以及掌子面的稳定性,但是在围岩条件较差如Ⅴ级围岩掌子面出水或浅埋情况下,其取值应适当提高但也不宜超过0.7H。     

超前地质预报在连云港后云台山隧道围岩分级中的应用

针对连云港后云台山隧道可能会出现的各种地质灾害,为了在施工前期探明掌子面前方的复杂地质情况并进行稳定性预测分析,提出应坚持从工程实际出发、合理选择、综合使用有效的方法和手段,制定背景项目的超前地质预报工作方案。其能充分发挥各种方法和手段的特长,对隧道围岩等级进行预测评定,为隧道围岩的稳定和施工安全提供有力保证。并经实践证明,采用综合超前地质预报方法预测围岩等级,总体预报准确率达到80%以上。     

岩层产状与隧道开挖变形机理研究

地质构造对隧道施工影响很大,隧道穿越不同的地质构造单元时,开挖后的隧道围岩受地应力的影响出现变形,影响隧道的稳定性。文章对普氏理论分析隧道开挖时岩体压力拱(平衡拱)影响因素进行分析,对隧道穿越不同产状岩体的变形机理进行讨论,综合分析隧道围岩的地质情况,提出预测和预报重点,从而有针对性的对隧道进行预加固,提高隧道的稳定性。     

深埋特长隧道快速安全施工的关键技术

制约深埋特长隧道快速安全施工的主要因素除包括掘进长度、高压地下水、高地应力、地温、施工通风等,还与特定工程的施工条件具有密切的关系。结合锦屏水电站枢纽工程辅助洞的西端工程标段的施工,分析了制约深埋特长隧道快速安全施工的主要因素,并探讨了克服这些制约因素的实施方案。研究了实现深埋特长隧道快速安全施工的关键技术,包括机械配套、深孔直眼掏槽爆破、快速支护、施工组织等。     

隧道涌水对围岩特性影响分析

地下水渗涌是影响隧道施工及建成运营的一个重要因素,隧道涌水引起力学、物理和化学作用,并影响围岩水力学和变形特性。隧道涌水将导致强度降低、膨胀、变形,以至于围岩失稳破坏。以长大深埋特长隧道为例,在分析隧道涌水特性的基础上,结合室内试验与现场监测,系统分析隧道涌水对围岩特性的影响,包括强度、围岩变形、膨胀性等。结果表明,隧道涌水量越大、岩体越破碎,其对围岩特性的影响越显著。     

动态设计在拉卜楞特长隧道中的应用

特长隧道因其对自然环境破毁小、受地形、城市规划等限制少等特点,近几年在高速公路设计中较为广泛采用。但其往往应用于穿越海拔较高的山脉或有特殊环境敏感保护需要的地方,带来地质勘查设计深度受限因素多,造成施工图设计与实际地质不符,需要在施工图设计的基础上动态设计,对开挖方式或衬砌结构进行合理调整,以使其适应更为具体的围岩条件。本文根据地质预报情况,判别围岩等级,进行设计支护参数调整,比较系统阐述说明了动态设计在S38线王格尔塘至夏河(桑科)高速公路项目拉卜愣特长隧道中的应用,对其他特长隧道施工动态设计,具有借鉴意义。