隧道软弱围岩变形特征及处治技术研究

文章以广西河池至百色高速公路机场隧道软弱围岩段处治为例,总结分析了隧道软弱围岩变形的特征,提出了针对掌子面挤出变形、拱脚围岩下沉变形、支护结构变形及隧底软弱围岩处治等成套处治技术,成功解决了机场隧道软弱围岩段大变形问题,对后续类似工程问题具有参考意义。     

苏家湾隧道初期支护变形侵限处理措施及施工工艺的研究

文章针对苏家湾隧道发生的初期支护变形侵限的病害,通过对隧道洞身地质条件的分析,并利用有限元软件MIDAS-GTS对隧道初期支护结构及二次衬砌进行了验算,确定出控制隧道初期支护变形的支护参数;并提出施工前加强对隧道中线顶部地表的地形地貌调查,完善排水系统、隧道内加强支护系统、适当加大预留变形量,并加强监控量测等施工工艺和处理措施。     

浅埋软弱破碎围岩隧道进洞施工技术研究

进洞一直是隧道施工的关键环节,而洞口工程的顺利完成是暗洞正常施工的前提。目前,采用超前管棚支护、超前小导管注浆等超前支护方式基本能够保证隧道顺利进洞,但是大部分隧道进洞后在洞口段均会出现初期支护沉降变形较大的现象。山西省高(平)-陵(川)高速公路郭家川2#隧道洞口段围岩极其软弱破碎,在隧道采用超前管棚支护顺利进洞后,为了防止洞口段初期支护再次出现较大的沉降变形,提出在洞口段采用联合支护的方案,即将洞口段初期支护的钢拱架与护拱连接,并加强初期支护钢拱架之间的纵向连接,实践证明此方案是切实有效的。分析对比表明,对于浅埋软弱破碎围岩隧道,联合支护方案能够有效地减小洞口段初期支护的变形量,保证隧道结构的稳定性,从而保证隧道安全、快速进洞。     

千枚质围岩大变形处理及施工技术探讨

铁路隧道施工中因受地质因素而极易发生变形等病害,严重影响隧道施工的安全和进度,因而如何控制隧道的大变形及变形后采取何种处理方法在千枚质板岩隧道施工中显得尤为重要。为此,以兰渝铁路天池坪隧道施工为例,针对开挖面围岩变形侵限情况,提出了换拱处理方案及施工注意事项,指出通过采用合理的支护参数和施工方法,加强监控量测,并用量测结果指导施工,及时调整支护参数,可以顺利地解决软岩变形问题。     

泥质软岩隧道穿越富水断层带初期支护变形侵限机理及处治对策

南广高铁泥质软岩北岭山隧道出口端穿越F_(10)富水断层带,发生严重初期支护变形侵限,现场采取一系列处治措施但未有成效。针对此情况,文章首先分析了初期支护变形侵限演化全过程及隧道宏观表征,随后从不良地质、地下水与泥岩耦合循环作用、隧道结构、原设计与施工方案四个方面对初期支护侵限原因展开分析,并结合灾变期监控量测实测数据,对穿越富水断层隧道初期支护侵限机理展开进一步挖掘,最后在掌握初期支护侵限机理的基础上,提出切实可行的北岭山隧道穿越富水断层初期支护侵限"洞内+洞外"综合处治方案,并基于数值模拟对处治方案的关键——换拱环节进行计算,获取最优换拱参数。采用此处治方案后,隧道出口端成功穿越富水断层带,该研究思路及处治对策能够为隧道穿越富水断层带初期支护变形侵限提供理论及现场实际借鉴。     

木寨岭隧道大变形控制技术

对于隧道大变形控制,需综合考虑加固围岩、大刚度支护、适度应力释放、合理工法以及强化建设管理等手段,多措并举。文章以木寨岭特长隧道施工大变形控制为工程实例,总结和分析斜井及正洞施工中不同程度的大变形段落支护结构调整及变形控制理念。结果表明:(1)对于一般大变形段,适当提高隧道支护结构强度和刚度即可有效抑制变形和支护破坏;(2)对于中等大变形段,可进一步提高支护结构强度和刚度,或者辅以径向注浆、加长加密锚杆、局部增设套拱等措施,变形也能得到基本控制;(3)对于严重—极严重变形段,必须采取超前应力释放、长短锚固体系加固围岩、分层施作大刚度支护等综合措施才能有效控制变形,保证施工及结构长期安全稳定。     

围岩空间变异性对隧道结构可靠度的影响分析

采用随机场模型能够有效地模拟围岩参数的空间变异性。文章将局部平均随机场理论、有限差分法和Monte-Carlo模拟结合在一起,得到了Monte-Carlo随机有限差分法,基于该方法编制了可考虑围岩空间变异性的隧道结构可靠度计算程序;并将围岩密度、弹性模量和内摩擦角等参数视为三维正态随机场,研究了围岩的竖向与水平向相关距离的变化对隧道结构可靠度的影响。计算结果表明,围岩空间变异性会显著影响隧道结构的可靠度,为了获得更为经济合理的支护方案,在支护设计时考虑围岩参数的空间变异性很有必要;围岩竖向或水平向相关距离的增大均会引起隧道结构失效概率的增加,但影响程度不同;隧道结构失效概率对围岩竖向空间变异性更加敏感,故在工程勘察费用较少时,可考虑将勘察费用更多地投入到竖向相关距离的勘测,水平向相关距离可参考已有经验数据取值。     

高地应力软岩大变形隧道施工技术

两水隧道为双线铁路隧道,穿过志留系千枚岩地层,施工中多处出现大变形,反复出现初期支护侵限,安全风险高,施工难度极大.由于有针对性地采取了调整支护参数、加大变形预留量、自进式长锚杆锁脚、微台阶施工工艺等变形控制措施和施工技术,有效地控制了大变形.文章分析了两水隧道高地应力软岩特点和大变形特征,对高地应力软岩隧道施工进行了有益的探索.     

雁门关隧道挤压性围岩变形控制技术

北同蒲取直线雁门关隧道软弱围岩段埋深大,构造应力水平高,给隧道施工变形控制造成了极大困难。文章根据雁门关隧道挤压性围岩的工程特性,对洞室变形控制措施进行了研究。首先通过有限差分法(FLAC3D)数值计算确定了弧形导坑预留核心土三台阶七步开挖法的核心土合理长度;其次根据隧道塑性区范围与形状优化了系统锚杆的长度;而后通过对双层支护力学效应及内层支护施作时机的研究,得出理论上雁门关隧道的内层支护最佳时机为内层支护与外层仰拱同时施作;最后通过数值计算和现场工程实践,形成了"3~4 m核心土长度+超前支护+优化设计的系统锚杆及锁脚锚管+双层支护(H175+I22a)"的雁门关隧道挤压性围岩变形综合控制技术。该技术对在构造应力发育的软岩地区修筑隧道具有一定的借鉴意义。     

百丈隧道穿越流塑状富水破碎带施工措施及其安全性评价

百丈隧道左洞ZK152+433~ZK152+463段穿越流塑状富水破碎带施工时反复出现变形侵限、塌方等情况,给工程施工带来前所未有的挑战。文章详细阐述了施工过程中采取的各种处治措施,总结了不同处治方案和效果,并采用数值分析方法对隧道结构安全性进行了分析。结果表明:(1)对于流塑状富水破碎带,加密超前支护是防止开挖时围岩出现较大变形或者坍塌的最有效措施。百丈隧道流塑状富水破碎带最终采用了每榀钢架(钢架间距50 cm)都打设一环3.5 m长?51自进式锚杆的超前支护方式,即每个断面都有7层超前支护,最终有效控制了开挖后围岩变形,避免衬砌侵限与塌方;(2)对于流塑状富水破碎带,加固围岩尤其是边墙与基底处围岩非常重要,可有效减少开挖过程中衬砌的整体式下沉。采用抛石挤淤+注浆的方式进行边墙与基底围岩加固,其效果比采用单纯注浆方式好得多;(3)对于外部荷载较明确的隧道,采用计算分析结合工程经验的方式确定衬砌支护参数,既能保证隧道结构安全,又使其经济合理;(4)在双车道隧道施工中,采用三台阶法施工,应尽量缩短台阶长度,使初期支护及时封闭成环,从而可以较好地控制围岩变形。     

层状千枚岩隧道形变破坏规律与支护措施研究

千枚岩软弱结构面发育,岩体呈互层结构且风化严重。在类似层状岩体中开挖隧道,围岩将出现大变形,严重危及隧道施工安全。文章基于成兰铁路杨家坪隧道,建立宏观层理分布模型,对层状千枚岩隧道形变破坏规律与支护措施展开了相关研究。研究结果表明:岩层法向位移在洞周呈斜向"X"型分布,位移峰值位于隧道拱顶及边墙部位;岩层切向位移位于隧道两斜交45°方向呈"蝴蝶"状分布,位移峰值位于隧道的拱肩及拱脚部位,位移分布不对称性明显;隧道边墙附近围岩主要表现为层面间张拉破坏,隧道拱部附近围岩主要表现为层面间错动滑移破坏。基于以上分析结果,针对现场支护参数提出优化措施,并进行隧道变形及支护受力监测。现场监测结果表明:支护参数经调整后,对围岩形变控制效果明显,有效改善了隧道偏压受力现象。     

碳质板岩地层大断面隧道变形控制施工技术

双线大断面铁路隧道通过碳质板岩地层时,极易发生大变形。在现场工程实践和试验的基础上,文章从地质条件、地下水、支护参数、施工工艺等方面着重对碳质板岩地段变形演化机理及引发大变形的各类因素进行了分析,并提出了优化支护参数、加强锚杆对结构变形的控制、注浆纳入工序化管理等控制此类大变形的措施。     

某高地应力软岩隧道施工方案及多层支护结构变形分析

针对某高地应力软岩单线铁路隧道岭脊核心段大变形控制难题,文章基于"先放后抗"和"先抗后放"的变形控制理念提出了两种不同的施工方案。通过现场试验与监测,分析与总结了不同开挖与支护工序对曲墙四层支护(三层初期支护+钢筋混凝土衬砌)结构变形的影响,得到了不同开挖与支护方案下各层初期支护变形规律。结果表明,从该隧道岭脊核心段施工安全性、施工时效性以及充分利用变形控制的时空效应方面考虑,建议采用基于"先抗后放,以抗为主"的变形控制理念。     

影响软岩隧道台阶法施工安全的关键因素

文章通过兰渝线铁路隧道台阶法现场施工方式及出现变形的观察与思考,分析造成掌子面滑塌、掌子面后方围岩及初期支护变形、甚至出现“关 门”塌方的原因,找出在台阶法施工时引起此类变形所涉及的地质、施工等方面的关键因素,阐述了台阶高度、长度与地质条件及开挖进尺与台阶高度、隧道超前支护参数的关系.针对隧道台阶法施工出现的变形类型,明确相应预防之对策,确保施工安全.     

全站仪在软弱围岩初期支护变形量测中的应用

通过分析软弱围岩隧道初期支护的变形特点以及传统量测方法的局限性,提出了应用全站仪进行隧道支护变形量测的新方法,并进行了精度分析.通过理论分析和在某隧道变形量测中的实际应用,表明利用全站仪进行软弱围岩隧道初期支护的变形量测可以克服施工干扰,提高作业效率.     

大变形隧道初期支护受力特征及对策研究

由于隧址区岩体具有大变形效应,渝利铁路大梁隧道在初期支护施作后拱腰、拱脚等部位相继出现喷混凝土开裂、剥落、掉块等现象。为了保证隧道结构安全,采用现场测试(解除应力测试和松动圈测试)、数值模拟(试算/正演计算)等方法对该段支护结构的受力特征进行了研究,并提出了相应的对策措施。结果表明:在此地质条件下,初期支护配筋为6.36 cm~2时,结构将产生破坏(最大弯矩处安全系数为1.0),而实际配筋只有5.07 cm~2,所以初期支护内的配筋(格栅钢架)不能满足工程实际需要,必须调整类似地质条件的支护参数才能保证隧道整体稳定性;同时研究获得的松动圈范围为2.29 m,与地质雷达的松动圈测试结果相吻合,验证了该方法的可行性及结果的准确性。     

兰渝铁路高地应力软岩隧道挤压大变形规律及分级标准研究

软岩隧道在高地应力作用下产生挤压大变形是必然现象。为有效控制挤压大变形,文章结合兰渝铁路软岩隧道工程特性,基于均质地层圆形洞室弹塑性位移解析解和我国现行规范围岩参数,研究了软岩隧道挤压大变形的规律,并提出了大变形分级标准及相应防治措施。在Hoek提出的无支护条件下围岩挤压程度分级标准基础上,以兰渝铁路软岩隧道为工程背景,考虑支护抗力作用,提出了在设计阶段以相对变形和岩体强度应力比为分级指标,将挤压大变形分为三个等级,根据岩体强度应力比进行大变形预测;在施工阶段以变形量和变形速率为分级指标,提出了三级验证标准和变形管理基准以及设计和施工阶段相应防治措施。通过实践验证,隧道大变形得以控制。     

某大断面双线隧道围岩量测分析研究

围岩量测的目的旨在收集可反映施工过程中围岩动态的信息,据此判定隧道围岩的稳定状态,以及所定支护结构参数和施工的合理性。文章通过对某特长大断面双线隧道的拱顶下沉、水平收敛等监测数据的收集整理,并利用图表进行分析研究。结果表明:隧道开挖后围岩的变形具有时间相关性和空间相关性。基本变形规律为急剧变形—缓慢增长—基本稳定三个阶段,并且具有变形较均匀、收敛速度快、变形小、拱顶下沉较水平收敛变形大的特征,这是地质条件、施工技术、周围环境综合作用的结果。监控量测结果表明,隧道围岩自稳能力和支护结构较强。围岩变形分析动态反馈于施工中,取得了令人满意的结果。     

龙溪隧道左线试验段围岩大变形成因机制分析

在我国西部山区修建高速公路过程中常选择隧道方案,从而各类特长深埋、复杂地质条件下的隧道工程大量涌现,在施工过程中常出现各种隧道灾害.针对在建的都(江堰)-汶(川)公路龙溪隧道丁程中频繁出现的围岩大变形而导致初期支护侵限现象,基于现场测试资料.采用地质分析法和连续介质力学分析法,准确的获取了左线试验段围岩大变形的主要成因:倾向隧道右侧的软岩地层在高地应力(作用方向近垂直岩层)作用下产生较大变形.     

凉风垭隧道初期支护大变形的整治

本文通过凉风垭隧道初期支护大变形的原因分析，阐述了隧道初期支护大变形的整治措施，可为今后类似工程设计和施工提供借鉴。