综合地质方法在关峡隧道病害整治中的应用

结合关峡隧道裂缝病害,在收集病害区段各类资料基础上,绘制裂缝展示图,分析裂缝产生原因。地质雷达及地质钻探相结合的综合地质方法可直观反映裂缝的分布特征及发育程度。通过对山体稳定性的分析,考虑衬砌裂损原因、裂损程度、隧道净空及整治费用等因素,并结合陇海线运营情况,提出从围岩加固与结构补强方面制定整治方案。     

隧道衬砌混凝土裂缝的辨认及处治措施探讨

研究目的:摘要:研究目的:随着我国基础建设的不断投入,铁路及公路建设蓬勃发展,隧道数量也越来越多,但由于地质、施工、建筑材料等方面的原因,导致一些隧道衬砌开裂,威胁到运营安全,需要采用合适的方法进行处治,确保工程的经济性及结构的安全性。研究结论:本文从衬砌混凝土裂缝产生的机理来分析裂缝的受力状况及产生原因,并量化病害等级,通过研究得出如下结论:(1)应根据病害等级采取裂缝嵌补、衬砌锚固、套衬等进行处治;(2)衬砌混凝土裂缝可以通过强化地质勘察、加强施工工艺控制来进行事前防范;(3)出现裂缝后,应进行原因分析和病害等级判定,再来选择合适的整治措施,保证结构及运营安全;(4)研究成果可用于既有铁路、公路隧道衬砌裂损病害整治,也可用于新建铁路、公路隧道衬砌裂损缺陷的预防、控制与处治。     

小净距浅埋偏压软岩隧道支护结构受力实测分析北大核心

小净距浅埋偏压软岩隧道在洞口较易出现二衬承担较大围岩压力而开裂的现象,为了避免二衬结构的破坏,对初支与二衬所承担的围岩压力比例的研究至关重要。以竹山隧道为例,利用压力盒测试得到初期支护和二次衬砌所承担的围岩压力数据。经计算分析,拱顶处二次衬砌分担的围岩压力占到了50%~60%,且在偏压侧二衬承担了更大的压力。因此,在设计软岩地区小净距浅埋偏压隧道时应考虑二衬为承载结构,在偏压侧加大支护力度。     

东川铁路岔河偏压-滑坡隧道勘察治理

研究目的:岔河隧道为傍山隧道,隧道拱腰及拱顶纵向开裂掉块,边墙纵向开裂外移侵限,危及行车安全.隧道区具备地形和地质偏压条件,隧洞裂缝有明显偏压裂缝特征;勘探揭示山顶连续拉张裂缝,隧洞边墙存在水平纵向剪裂.查明隧道病害原因,正确评价稳定性,预测病害发展趋势,关系整治工程方案和整治工程成败.研究结论:岔河隧道病害是由地形偏压和地质构造偏压复合作用造成并发展为滑坡隧道的典型案例.地形、坡体特殊的地质结构构造、各岩土层的地质特性,决定坡体容易形成偏压,沿层面和高角度断层面形成软弱滑动带,是滑坡形成的内因.河流侧蚀作用、降雨下渗,特别是构造运动及地震作用引发的F1高角度正断层上盘的间歇性下降运动,是滑坡发生发展重要的外在触发原因.按勘察结论和措施建议进行综合整治,可达到预期效果.     

小净距浅埋偏压软岩隧道支护结构受力实测分析

小净距浅埋偏压软岩隧道在洞口较易出现二衬承担较大围岩压力而开裂的现象,为了避免二衬结构的破坏,对初支与二衬所承担的围岩压力比例的研究至关重要。以竹山隧道为例,利用压力盒测试得到初期支护和二次衬砌所承担的围岩压力数据。经计算分析,拱顶处二次衬砌分担的围岩压力占到了50%~60%,且在偏压侧二衬承担了更大的压力。因此,在设计软岩地区小净距浅埋偏压隧道时应考虑二衬为承载结构,在偏压侧加大支护力度。     

隧道二衬严重开裂段病害综合治理研究

以易门—峨山—高仓公路的控制性工程田心隧道为工程背景,对该隧道二衬严重开裂段落病害的综合治理措施进行详述:根据现场调查和监测、检测资料对病害成因进行分析;提出隧道病害处治的设计和施工措施,包括:分段落提出所采用的处治措施,制定详细的病害处治施工流程;依次经过裂缝段临时支撑、注浆加固、二衬拆除及重筑、空洞回填注浆、二衬渗水引排、二衬局部裂缝修补、二衬内防水层施作、外贴纤维布加固等过程,并提出处治施工注意事项;严格按照施工流程,经过施工整治,隧道的病害得到了有效治理。     

高地应力板状软岩隧道大变形控制试验研究

研究目的:针对板状高地应力软岩隧道开挖的大变形问题,采用单层初期支护+双层二衬的结构形式进行支护,并进行现场试验,对初期支护、钢拱架以及两层二衬的变形与受力进行了测量,分析该支护结构在控制高地应力软岩隧道大变形方面的效果及该方案的可行性是本文的主要研究目的。研究结论:(1)传统的初期支护方式在控制高地应力软岩隧道的大变形方面效果不佳;(2)板状岩层的走向和岩层的倾角对高地应力软岩隧道开挖后的变形及受力会产生影响,一般来说,在垂直于板状软岩岩层(倾斜线)方向上的挤压力最大;(3)采用双层二衬结构,使初支与围岩一起产生变形而消除围岩的部分压力,第一层二衬起到强而稳定的支护作用并承担绝大部分的围岩压力,使第二层二衬受力很小而起到装饰作用,因此从高地应力软岩长期流变性的角度考虑,双层二衬结构对高地应力软岩隧道建成后的长期稳定性和安全运营具有很好的保障作用;(4)本研究成果可为类似工程的施工提供参考依据。     

软岩隧道大变形影响因素及控制技术研究

软弱围岩强度低、自稳能力差，隧道施工在高地应力条件下，极易发生大变形，导致支护侵限甚至二衬开裂等问题，严重危及隧道结构安全。在分析国内外软岩隧道大变形研究成果基础上，提出了软岩大变形分类方法，对大变形影响因素进行了总结，包括岩性、地应力、地下水、地层结构、膨胀作用、群洞效应等，并分析了各因素的作用机理；提出了软岩隧道大变形控制技术，包括微台阶开挖技术、多层支护技术、径向注浆技术、长短锚杆联合支护技术、差异预留变形量、二衬施作时机等，并通过工程实例对控制技术进行了解析，确定了关键参数，可为类似工程提供参考。     

谷竹高速公路片岩隧道二衬开裂机理研究

片岩作为工程中典型的软岩,在隧道工程施工过程中常常诱发各类不良地质灾害。本文依托谷竹高速公路片岩隧道工程实例,通过对武当群片岩进行的X衍射矿物成分分析、吸水试验、崩解试验以及单三轴力学试验,发现其具有可塑性、膨胀性、流变性、易扰动性、损伤劣化、遇水软化、各向异性等特性。结合试验结果,从区域地质条件、围岩特性、地下水作用、地应力、设计施工等方面对片岩隧道二衬开裂成因进行了深入分析,揭示了片岩隧道二衬开裂机理。     

地表偏堆载引起浅埋大断面隧道裂损衬砌病害整治

隧道洞顶堆载常会引起隧道结构变形过大甚至开裂，影响结构安全。以某高铁隧道洞身浅埋段堆载偏压导致衬砌发生纵裂的工程问题为依托，通过洞内沉降、收敛和中线偏移监测，洞外沉降、变形和测斜监测，结合数值模拟手段，对隧道衬砌结构产生裂缝的原因进行分析。针对外部堆载造成衬砌纵裂情况，采用洞外清方减载和洞内套衬内外相结合补强措施进行整治，结合外部环境条件确定整治施工要点，同时在隧道一定范围内地表划定保护区，确保高铁隧道运营期的安全。     

高地应力软岩隧道围岩压力及二衬受力特征研究

为研究高地应力条件下软岩隧道围岩压力作用规律及二衬受力特征,依托兰新铁路第二双线大梁隧道,分别对隧道围岩与初期支护、初期支护与二次衬砌之间的接触压力进行现场监测,得出上述压力随时间变化规律和沿隧道横断面分布特征,基于实测围岩压力对隧道二次衬砌结构内力进行计算。研究结果表明:初支围岩压力和初支与二衬接触压力随时间发展呈不同变化规律;围岩压力在空间分布上表现出"两侧大、拱顶小"的侧向挤压特征;二次衬砌围岩压力分担比例平均值在45.0%~70.3%;实测围岩压力较规范围岩压力计算出的二衬内力更符合实际。     

水压力作用下隧道底部结构裂损机理及其防治

研究目的:近年来,水压力作用下隧道底部结构裂损病害时有出现,严重影响隧道运营安全。本文以水压力作用下某仰拱填充结构开裂病害隧道为例,采用数值模拟和现场实测的方法,研究案例隧道仰拱填充结构开裂机理,并提出该类隧道病害的整治措施。研究结论:(1)水压力作用下,仰拱填充结构裂缝上宽下窄,呈"V"字型,仰拱填充面出现中间上抬、两侧下沉现象,裂缝主要出现在仰拱填充面隧道中心线附近,沿隧道中心线分布,在边墙附近未见裂缝;(2)该隧道仰拱水压力最大值,数值计算和现场测试结果分别为0.213 MPa、0.2 MPa;(3)若只考虑围岩压力,不会导致仰拱填充结构出现裂缝;若考虑围岩压力与水压力共同作用,最大主应力极值出现在填充结构上部靠近隧道轴线位置,为拉应力,且最大主应力极值会大于素混凝土的极限抗拉强度,会产生拉裂缝;(4)在既有隧道仰拱水压力较大段落,可采取在仰拱及填充结构中配筋、刚性袖阀管注浆加固基底,并对隧底地下水进行排导的综合整治措施;(5)该案例隧道仰拱填充结构开裂病害经整治后,由近几年的情况来看,本文提出的整治措施效果良好,可供类似的病害隧道整治参考。     

紧邻既有隧道的新建隧道衬砌裂缝发展及整治方案研究

中国西南地区某隧道在施工期结束后衬砌结构右边墙出现一条长度约百米的纵向结构性裂缝。针对此现象,通过现场调查、裂缝监测、数值模拟多种手段对衬砌开裂的主要原因进行了分析。分析结果表明,倾斜状岩层与既有邻近高铁隧道是裂缝产生的主要原因。基于衬砌开裂原因和结构安全性的综合考虑,拟定采用拆除重构和锚杆注浆的方式进行整治。加固补强之后对重构段二次衬砌内力的监测结果显示,整治效果良好,衬砌结构安全性得到较大提升。     

重载铁路软弱基底黄土隧道仰拱开裂整治及隧底加固

为解决某重载铁路长大、有水黄土软弱基底隧道仰拱开裂病害,首先开展了裂缝分布、混凝土结构质量及围岩地质情况详勘。在此基础上分析隧道仰拱开裂的原因,有针对性地提出引排水、裂缝注浆堵裂、钢花管注浆加固隧底、仰拱表面敷设钢筋网加强的整治措施,有效解决了出现的问题,为同类问题的预防及处理提供了一定经验。     

兰渝铁路木寨岭隧道岭脊段无砟轨道改为有砟轨道结构形式分析

长隧道内空间受限,运营维护困难,规范规定宜采用维修工作量小的无砟轨道形式。但无砟轨道是整体连续结构,一旦破坏或发生基础沉降后修复难度很大。兰渝铁路木寨岭隧道岭脊段为高~极高的地应力环境背景,且通过二叠系、三叠系和志留系薄层板岩、炭质板岩、炭质千枚岩等软岩带。隧道工程施工中存在围岩大变形,流变特征突出、持续时间长、变形特征复杂等特点,并产生了仰拱隆起、二衬开裂病害现象,需要对隧道轨道结构形式进行进一步研究。根据施工中病害现象,对应的变形特征,分析病害产生的原因。从结构安全可靠性、轨道结构可维修性等方面综合分析,提出该段改为有砟轨道的建议。     

某高速铁路隧道衬砌缺陷整治方案研究

为研究隧道衬砌缺陷的治理措施,以某既有高速铁路隧道为背景,对隧道衬砌缺陷部位进行无损检测和缺陷分析。通过检测发现,因施工控制问题引起的缺陷主要有:二次衬砌厚度不足、二衬内为单层钢筋或钢筋缺失、混凝土衬砌强度不足、二次衬砌与初期支护之间存在空洞、防水板切割二衬混凝土、混凝土表面存在环向裂缝等。通过分析研究,确定了钢筋混凝土套衬补强整治方案,并通过数值模拟计算的方法得到钢筋混凝土套衬结构的安全系数为2. 8,裂缝宽度为0. 107 mm,满足行车安全需求。实践证明,这种钢筋混凝土套衬整治方法使用范围广,施工过程中对既有二衬的强度影响小,可在不中断线路运营的情况下,对隧道进行整治。     

软岩隧道EPP混凝土受力特征及卸压效果分析

研究目的:软岩隧道在运营期间由于围岩蠕变导致隧道衬砌发生大变形及开裂，严重影响运营安全。在前期试验取得的EPP(聚丙烯)泡沫混凝土力学参数的基础上，开展软岩隧道EPP泡沫混凝土缓冲层受力特征及卸压效果分析，提出一种抵抗隧道围岩蠕变、减小衬砌变形的方法，为类似隧道工程设计提供参考。研究结论:(1)EPP泡沫混凝土作为软岩隧道缓冲层对衬砌受压有良好的改善效果；(2)以EPP泡沫颗粒含量为64%的混凝土作为缓冲层且厚度为0.8 m时，衬砌受到的压应力最小，衬砌处于全断面受压状态，且极限承载能力最高；(3)缓冲层的让压量是决定其卸压效果的直接原因，缓冲层EPP泡沫含量越高，厚度越大，让压量就越大，卸压效果最好；(4)EPP泡沫混凝土应用于土木工程领域铁路和公路工程方向软岩隧道初期支护与二衬之间缓冲层结构中，其应用前景广阔，为进一步改善EPP泡沫混凝土卸压性能及提升工程实用性，需对材料配合比及压缩特性开展优化研究。     

近水平软岩边坡楔裂扩张力致滑机理研究实例

研究目的:在近水平非膨胀软岩地区,经常发生滑坡,给工程建设以及人类活动带来危害。本文结合兰渝铁路D1K641路堑工程滑坡勘察,从岩石(体)水理特性试验着手,研究非膨胀软岩遇水产生裂缝的机理,以及近水平软岩边坡变形破坏的力学机制,这对整治或预防近水平软岩边坡变形破坏具有重要实际意义。研究结论:(1)软岩遇水产生楔裂扩张力,在楔裂扩张力作用下岩体发生楔裂性崩解,强度显著降低。(2)近水平软岩边坡变形破坏模式:岩体遇水首先在楔裂扩张力作用下发生垂向楔裂破坏并向深部发展,遇到特殊层间时在楔裂扩张力、裂缝静水压力、重力、沿层面渗流水的扬压力,以及强度大大降低的综合作用下沿层间发生剪裂破坏,致使岩体失稳并向临空面滑移形成滑坡。(3)楔裂扩张力在边坡变形破坏、滑移过程中起着关键作用。     

软岩隧道施工技术探讨

本文通过西南某山区铁路斜坡软土地段的软岩隧道施工所揭示的工程地质问题,浅述了对炭质页岩、泥灰岩岩性的初步认识和采取的施工对策,重点介绍了软岩隧道浅埋洞口段施工技术,及富水软岩破碎段施工支护开裂变形,衬砌混凝土开裂的原因分析及处理技术。     

高烈度地震区铁路隧道震害特征与整治研究

研究目的:为明确震后隧道破坏特征，提出合理的高烈度地震区铁路隧道震害整治技术，依托兰新第二双线大梁隧道震后整治工程开展相关研究工作。现场调研探查大梁隧道震后灾害特征，根据物探、钻探情况及现场收集资料，综合评价震损破坏等级，针对隧道震害损坏情况提出针对性的整治技术措施，结合现场试验及实施情况，明确技术措施应用效果，为后续类似工程及隧道抗震设计提供借鉴。研究结论:(1)隧道震后出口段地表裂缝以拉张或挤压特征呈羽状展布，裂缝有明显错台现象；(2)隧道结构破坏受断层影响呈明显空间依赖性，特征效应突出，进口和出口段结构分别向右上方和左下方偏移，断层核心区结构错动、变形破坏严重；(3)地面裂缝可采用分层夯填水泥改良土和灌注砂浆结合的方法处理，针对Ⅴ级、Ⅳ级和Ⅲ级及以下破坏段，分别提出“大刚度圆形衬砌+大预留变形量+减震消能层+节段设计”、“格栅钢架+C40模筑混凝土”和“裂缝封闭+基底注浆”的综合整治方案；(4)现场监测结果表明，隧道全段二衬位移稳定，初期支护和二次衬砌以非对称性受力为主要特点，但整体受力较小，证明了支护方案的有效性和合理性。