新近系软岩隧道涌砂机理和防控技术研究

为了研究新近系砂岩地层中隧道建设出现的涌砂灾害发生机理,以银兰高铁香山隧道为研究对象,首先对施工过程中出现的涌砂现象进行分析,从围岩粒径组成、岩层含水率、含泥量等方面出发,对该类地层中出现的涌砂机制进行探讨;其次对灾害发生后所采取的加固措施进行总结,并分析原加固措施未能达到预期的原因;最后对采用的“帷幕注浆+地表降水”方案进行说明。研究表明,(1)新近系软岩隧道涌砂现象主要与颗粒大小、含水率、含泥量和临空面受力有关。(2)当砂层含水率增加到20%时,涌砂现象加剧导致大面积滑塌。(3)针对不同的涌砂规模采取了超前小导管结合后退式注浆方式加固以及洞内降水措施,由于细砂含量高和地下水的影响,效果未达预期;采用帷幕注浆和地表降水方式进行围岩加固,取得了预期效果。     

突泥涌砂造成隧道冒顶塌方的处理

梁府台隧道塌方冒顶段为下第三系砂岩夹泥岩与白垩系泥灰岩夹页岩的接触带,围岩总体上成岩作用差,开挖过程中因突泥涌砂造成塌方冒顶。本文从地质情况的突变性和施工的规范性等方面分析了事故发生的原因,根据实际施工条件及工期要求,制定以超前大管棚配合帷幕注浆的处理方案。大管棚对于塌方冒顶段加固效果良好,提高了塌方段围岩的整体性,改善了隧道结构的受力。帷幕注浆加固可以很好地处理本隧道出现的突泥涌砂,防止了开挖过程中出现围岩失稳,降低了隧道塌方段施工的风险。     

细砂层铁路隧道水平旋喷桩超前预支护施工技术

蒙西至华中铁路银山二号隧道洞身范围内均含有不同程度的细砂层,开挖过程中出现溜砂、涌砂、掌子面滑塌、拱顶超挖,导致隧道初期支护施工困难,安全隐患突出,施工质量无法保证,初期支护沉降变形。本文从支护参数选择、设备配置及选型、工艺流程、工序施工要点等方面详细介绍了水平旋喷桩超前预支护技术。结果表明,该技术在隧道细砂层段落加固处理中,具有提高开挖面的整体稳定性、保证隧道施工安全、提高施工效率等方面的明显优势,可为今后软弱围岩隧道超前支护施工提供参考。     

某铁路隧道涌砂病害的原因分析及整治思路

研究目的:某铁路隧道位于西南可溶岩地区,施工过程中未发现异常情况,但开始运营后的第1年和第3年雨季分别遭遇了因涌砂覆没道床而中断行车的病害;为有效根治病害,通过研究涌砂过程,探查涌砂点岩溶发育情况,补充隧道附近水文地质测绘,详细分析岩溶及岩溶水地质环境,联系降雨量因素论述涌砂病害的产生原因及整治思路。研究结论:(1)雨季极端暴雨通过岩溶裂隙及管道下渗后,地下水位抬升并高于隧道,有压地下水携带岩溶裂隙中充填的砂土涌入隧道形成涌砂病害;(2)类似位于岩溶水季节变动带的隧道,在洞周岩溶裂隙发育且填充泥砂的情况下因水位抬升导致的洞身涌砂病害,宜采用能有效降低暴雨后洞身地下水位且维护方便的泄水洞方案处治;(3)本研究成果可供西南岩溶地区修建铁路、公路隧道工程时地质勘察人员及设计人员参考。     

岩鹰鞍隧道F4断层高位逃生方案研究

针对在建怀邵衡铁路岩鹰鞍隧道F4断层,为解决隧道施工过程中遇富水含砂断层安全风险,通过对隧道涌水涌砂风险数据分析、方案比选、力学验算确定合理的施工参数,研究形成完善的隧道内高位逃生方案。结合怀邵衡铁路岩鹰鞍隧道高位逃生方案在应急演练中成功应用,确定了涌水涌砂地质高位逃生方案的合理性。实践表明,在易发涌水、涌砂隧道施工中的高位逃生方案优势明显,可为矿山、公路、铁路以及其他类似隧道工程提供参考。     

基于谷仓效应的砂卵石隧道围岩荷载计算研究

研究目的:砂卵石围岩颗粒体系级配分布不均匀，颗粒间点对点接触，隧道施工过程中易引起围岩松散、失稳坍塌等突出问题。本文针对砂卵石围岩典型的颗粒物质特性，基于谷仓效应原理，采用颗粒物质离散元理论，探明砂卵石隧道围岩荷载计算方法，分析砂卵石土在不同细观组构下的细观力学行为，探究砂卵石颗粒级配对土体压力的影响特征，揭示隧道跨度对隧道围岩荷载的影响规律。研究结论:(1)提出了用于计算砂卵石土竖向压力的修正Janssen计算公式，并确定了公式中重要系数转向比；(2)揭示了砂卵石颗粒级配对土体竖向压力与侧压力的影响规律，得到了砂卵石土体底部压力和侧压力的计算公式；(3)通过不同跨度的隧道模型模拟试验，提出了竖向荷载修正系数，使用修正系数法的砂卵石围岩荷载计算值与模拟计算的结果相近，验证了该公式计算的准确性；(4)建立了基于Janssen模型的砂卵石围岩荷载计算方法，可为砂卵石地层隧道精细化设计提供理论基础。     

富水隧道全风化花岗岩和蚀变大理岩段涌水涌砂加固治理技术

贵广铁路东科岭隧道DK554+400~+456段处于全风化花岗岩、蚀变大理岩区接触带,隧道施工遭遇了长期的涌水涌砂等病害。结合东科岭隧道施工期间的涌水、涌砂概况及病害成因,治理采用堵排结合,即洞身全风化花岗岩段采用袖阀管注浆、仰拱底部蚀变大理岩部位采用钢管桩注浆加固,同时设置泄水洞等措施,成功解决了涌水涌砂加固治理难题。     

某隧道发生涌砂的机理及工程应对措施

介绍了隧道区地质条件以及涌砂事故发生的过程,从地质角度分析了隧道发生涌砂的机理,主要原因为隧道顶部的粉质黏土受到上覆砂层孔隙水的软化以及施工扰动,强度降低,难以支撑上覆土层压力,导致顶部粉质黏土坍塌,砂层涌出;并介绍了对涌砂事故采取的工程应对措施,提出施工中改进方法。     

重载铁路隧道穿越富水砂层综合施工技术研究

重载铁路隧道长段落穿越第三系富水砂层,隧道开挖后,在地下水渗流作用下,富水砂层颗粒随水流失、粉质黏土含水率增大,诱发掌子面砂层、粉质黏土等变形失稳,局部甚至发生涌砂、突泥、突水现象,严重影响施工进度。为此,根据地层性质及成因分析,采用理论与现场试验相结合的动态设计,确保施工安全。设计中采用了对围岩超前预注浆加固封堵地下水、掌子面玻纤锚杆注浆提高核心土的整体稳定性,拱部超前大管棚预支护控制围岩变形,长导管泄水降压降低周边砂层的含水量,施工过程"快挖、快支、快封闭"的原则,从而实现安全开挖,快速通过的处理方案,可为类似工程提供借鉴。     

大断面客运专线隧道穿越第三系富水复合地层设计关键技术研究

大西客运专线干庆隧道通过我国中西部地区广泛分布的第四系、第三系等新生代地层,此套地层以粉质黏土、砂层、黄土为主,地层分布随机,且砂层富含上层滞水性质囊状水,在施工过程中多次涌砂涌水。针对大断面客运专线隧道穿越第三系富水复合地层施工技术难题,研究提出隧道掌子面稳定措施和超前预加固措施,有效解决涌砂涌水问题,确保施工安全。