公路隧道穿越陡倾煤层采空区力学特性分析

针对隧道穿越陡倾煤层的施工力学特性,采用数值计算方法,探讨隧道施工对采空区围岩变形和受力的影响,结果表明,围岩应力分布规律受采空区影响显著,陡倾煤层采空区前后15 m为隧道施工过程中加强支护和重点监测范围。通过分析陡倾采空区对隧道结构的影响程度和规律,发现采空区的存在使得隧道支护结构主应力最大值增大约15%~20%,对隧道整体结构的稳定性不利。     

隧道穿越倾斜煤层采空区段施工力学特征分析

为研究隧道穿越倾斜煤层采空区段时，采空区围岩的力学变化对隧道超前加固措施及支护结构的影响，采用Flac 3D软件模拟计算隧道穿越采空区的各施工阶段，分析采空区围岩施工力学特征的动态变化过程及隧道支护结构的受力特征。结果表明： 1）隧道在穿越上覆煤层采空区时，采用超前小导管注浆加固能有效阻止围岩的变形破坏； 2）中隔壁拆除后，初期支护结构承担了大部分围岩应力，拱腰及拱脚部位最小主应力值分别增加了13%、41.3%，改善了隧道结构的受力条件； 3）在采空区段锚杆轴力最大值为226 kN，发挥了很好的锚固作用； 4) 隧道穿越下伏煤层采空区时，采用填石注浆的加固改善比例为154.3%，治理措施较为合理。隧道二次衬砌结构的施作更是隧道安全的保障。     

隧道穿越煤层采空区数值模拟与处治对策研究

结合华岩隧道施工实例,采用三维有限元计算模型模拟隧道穿越煤层采空区施工过程,对施工力学机理及超前大管棚支护作用下围岩的稳定性进行研究。研究结果表明:在隧道顶部存在采空区的条件下,围岩稳定性受到很大影响,其强影响区范围为3~56 m;在强影响区范围采用超前大管棚预支护措施可有效提高围岩稳定性。     

特长隧道横穿古煤窑及煤层采空区安全施工技术

结合襄渝线安康至重庆段增建二线第一长隧新大巴山隧道施工实际,总结了隧道开挖安全快速通过煤层瓦斯及旧煤窑采空区的施工方法。在制定合理的施工方案后,施工过程中主要采用了超前地质预报、通风、瓦斯检测、超前支护、周壁注浆、实施揭煤工艺等措施,使隧道施工快速安全通过了煤层瓦斯及旧煤窑采空区,达到了预期的目的,为类似的工程积累了经验。     

公路隧道穿越煤系地层相关地质灾害处治技术探讨

由于矿产资源的开采,使得地面下留下了许多不规则的采空区,上覆的岩层冒落塌陷,自下而上形成冒落带、裂隙带和整体移动带,并引起地表变形,给高速公路的建设和运营带来了很大的影响,尤其是年代久远的小煤窑采空区,对隧道工程危害极大,易造成支护结构变形、开裂、沉降甚至发生坍方,个别隧道运营期间仍在整治。目前采空区隧道的设计理论尚不完善,实际设计、施工中采用的工程措施基本以工程类比及施工实践为主,采空区是公路隧道穿越煤系地层典型的地质灾害情况之一。本文对公路隧道穿越煤系地层相关地质灾害的处治技术进行了探讨。     

公路隧道穿越急倾斜采空区的治理技术

针对目前公路隧道穿越采空区的研究热点,以成渝高速公路(复线)巴岳山隧道为研究对象,介绍了急倾斜采空区治理技术现状,对公路隧道穿越急倾斜采空区治理的原则进行了总结,计算了巴岳山隧道急倾斜采空区对隧道稳定性的影响,并结合急倾斜采空区治理实践,对隧道穿越急倾斜采空区治理技术进行了分析.研究表明,急倾斜采空区治理应首先对隧道上部采空区进行超前支护,然后对围岩塑性变形区进行加固.实践证明,利用注浆加固技术强化采空区围岩结构,并配合双层小导管超前支护措施在公路隧道急倾斜采空区治理中具有重要推广价值.巴岳山隧道采空区影响段现场监控量测结果显示,治理技术方案实施40d后,格栅拱架应力基本稳定在1.2～1.8MPa,各监测断面水平收敛和拱顶沉降总变形量均未超过40 mm.     

平兴高速公路采空区段浅埋隧道掘进技术

济广高速公路平远(粤赣界)至兴宁段南山隧道位于广东省最大的采煤矿区境内。煤系层发育,开采预留的巷道、采空区交错分布。隧道具有小间距,浅埋、偏压、围岩软弱、采空区分布等特点,因此地质情况及隧道特点给施工带来了较大难度。隧道掘进中通过采空区时出现地表开裂、初支变形、侵限二衬、掌子面流塌等隐患,为了防止初支再次出现变形,针对采空区段采用短台阶留核心土开挖、超前小导管强支护,加大预留沉降量,工艺改进,加强监测等措施克服了采空区不良地质,缩短了掘进工期,保证了工程质量,确保了施工安全。     

下穿房柱式采空区隧道变形规律与控制研究

为了探究房柱式采空区开采过程和隧道下穿采空区施工过程的相互影响,以巴准铁路敖包沟隧道为依托,采用数值方法对施工过程中围岩变形与受力随施工步变化进行模拟分析。研究表明:隧道下穿房柱式采空区时,采空区开挖造成采煤柱压缩,采空区侧壁和煤柱发生较大水平位移,影响延伸至地表2倍采煤长度范围内;隧道下穿施工引起采空区底板与顶板竖向位移进一步增大,造成3倍开采深度范围内地表沉降;采空区、煤柱和地表变形随隧道开挖步变化规律相关性较高,且隧道拱顶受采空区底板变形的影响是引起失稳的主要原因。研究结果保障了敖包沟隧道下穿采空区的施工安全。     

公路隧道大范围坍塌分析及快速处治方案

在煤系地层隧道施工开挖中,受废弃采煤巷道的影响,隧道初期支护大范围地开裂并产生坍塌,且严重影响隧道贯通.通过地质勘探、数值模拟分析以及综合各方面因素,探明坍塌原因为隧道处存在采空区以及采煤扰动异常带,在地下水作用下引起突发性塌方.经研究提出快喷混凝土、勤排水、强支护的快速处治方案,并顺利完成隧道贯通.该方案为以后类似工程的处理提供了很好的经验.     

多层采空区影响下隧道内力变化的数值研究

针对具体工程案例,建立了隧道下穿两层、上覆一层的采空区的数值模型,得到了隧道开挖后隧道变形、衬砌结构内力及地层变化的规律,探究了多层采空区对隧道的叠加效应。主要发现有：隧道上、下的采空区对隧道变形的影响规律不同;多层采空区的存在大大增加支护结构的截面偏心距,从而降低结构的承载能力;有无采空区时隧道周围的地层变形特征差异显著。     

高速公路下伏采空区的勘察与注浆加固技术研究

采空区是公路设计中典型的不良地质之一,弄清勘察作用,查明采空区分布,理解注浆加固机理,掌握注浆法施工工艺,选择合理的注浆检测技术,对采空区的加固效果至关重要。以某高速公路穿越下伏采空区为依托,阐述了采空区的勘察方案与加固措施。实践证明,该工程加固效果良好。     

复杂下伏采空煤巷影响下软岩隧道开挖稳定性数值模拟

以牛峒山隧道工程为依托，运用有限差分数值模拟软件，研究了复杂下伏采空煤巷影响下隧道施工期间的稳定性。结果表明:采空煤巷的存在将导致新建隧道与既有采空煤巷对围岩的扰动区域相互重叠，造成隧道的失稳破坏；采空煤巷近接隧道的方式和距离均会影响隧道开挖期间的稳定性，采空煤巷与隧道的间距大于或等于5 m时，可认为隧道的稳定性较好；采空煤巷与隧道的间距较小时，隧道的稳定性随下伏采空煤巷倾角角度的增加而逐渐减弱。     

注浆法处理荣乌高速公路下伏采空区的关键技术

通过荣乌高速公路采空区的注浆治理工程,论述了注浆法成孔、帷幕孔注浆施工、注浆孔注浆施工的关键技术,根据施工现场地形地貌及地质情况,对采空区注浆法处治提出一些改进措施,同时指出应遵循采空区注浆质量检测方法、要求及采空区公路路基的变形控制标准,以确保工程质量。     

缓倾砂岩夹泥岩隧道岩爆段初期支护变形特征及控制技术研究——以蒙华铁路段家坪隧道为例

针对蒙华铁路段家坪隧道岩爆段初期支护在较小变形下发生破坏现象，通过室内试验、超前地质预报、地应力测试等技术手段，分别揭示洞周围岩强度、掌子面前方地质情况和初始地应力状态，同时对初期支护变形破坏特征进行归纳总结并分析成因，得出： 围岩特性、地质构造特征、工法是影响初期支护变形破坏的重要因素，局部水平向高地应力是主因。采取增强支护参数、增设缓冲层、锚杆+加筋底板、加装阻尼器等技术措施控制初期支护变形破坏。研究结果表明： 1）以水平构造应力为主的高初始地应力条件下，若隧道洞身围岩竖向节理发育，开挖宜首选二台阶法。2）拱部及仰拱初期支护混凝土破坏类型为剪压破坏,格栅钢架主筋破坏类型为偏心受压屈曲。3）以水平构造应力为主的高初始地应力状态下，宜根据围岩特性、支护原理及现场实际选择相应的技术措施。     

富水砂卵石地层盾构隧道长距离穿越机场飞行区技术研究

为确保国内首次在富水砂卵石地层长距离下穿机场飞行区，以及成都地区首次采用冻结法实施联络通道的隧道工程顺利实施，通过工程类比、专家论证、优化设计、数值计算与现场监测数据分析相结合等手段，提出长距离隧道整体工程筹划优化设计、盾构配置优化、克泥效工法、陆地声呐法空洞探测、联络通道预注浆与冻结法复合截水等一系列组合技术措施。实践结果表明： 1）采用盾构工法，优化线路平、纵断面设计，增设中间风井以大幅减少盾构单次掘进距离至1 km左右，并辅以严格的沉降控制组合措施等，可以成功解决富水砂卵石地层长距离下穿机场飞行区的重大技术难题； 2）本工程提出的先在洞内使用双液浆注浆预堵水，再采用冻结法加固的复合截水方案，在富水砂卵石地层可以达到良好的截水效果。     

蒙华铁路万荣隧道粉细砂地层施工关键技术

针对蒙华铁路万荣隧道在穿越粉细砂地层施工过程中遇到的掌子面溜坍、超前水平旋喷桩间不咬合易漏砂、初期支护钢架直接立于松散砂层上导致沉降变形大等影响工程质量、威胁施工安全的主要问题，采用阶梯法开挖支护施工技术，周边旋喷桩帷幕超前支护；在格栅钢架拱脚增设钢垫板以扩大拱脚受力面积，增加钢架的稳定，减小因拱脚砂层松动引起较大的沉降变形；利用长仰拱栈桥施工仰拱，使仰拱结构封闭成环距掌子面距离不大于20 m，二次衬砌距掌子面距离不大于50 m；采用高压水喷雾器提高空气湿度，防止粉细砂层水分散失，降低其自然稳定性；并通过初期支护背后回填注浆补强等技术措施，有效防止溜坍，将沉降变形控制在5 cm以内。现场施工结果表明，上述施工技术措施有效地保证了万荣隧道穿越粉细砂地层的施工质量和施工安全。     

陕南山区千枚岩隧道变形分析与关键技术探讨

基于软弱千枚岩的特殊物理力学特性，依托陕南安平高速公路21.6 km处女娲山1号千枚岩隧道项目，分析了隧道建设初期支护变形大、支护结构被破坏的原因。通过现场试验找到了较为有效的应对控制措施:即在洞口设置抗滑挡墙、提高初期支护的受力比例、控制预留沉降量等关键技术措施能有效地控制千枚岩地层的变形。     

高地应力千枚岩地层斜井进正洞岔口地段施工技术

结合兰渝铁路西秦岭隧道高地应力千枚岩地层斜井进正洞岔口地段施工技术及变形处理的工程实践,分析千枚岩地层走向与变形的关系,总结径向注浆、临时支撑等变形处理措施,有效地抑制围岩变形,同时,对该类围岩的施工技术参数及断面设计提出建议,对类似围岩地段的变形防治提供参考。     

泰井碧溪隧道大变形段设计施工技术

江西省泰和至井岗山高速公路碧溪隧道，左线施工中初期支护喷射混凝土出现较大的裂缝和变形，并且呈继续增大的趋势，险情增加。结合施工中出现的这种情况，分析了大变形产生的原因，介绍所采取的技术方案、施工措施及处理效果。