喀拉萨依隧道断层破碎带综合监测技术研究

断层破碎带是隧道工程中难度大、极容易出现事故的地段。本文结合新疆喀拉萨依隧道工程,运用综合超前地质预报技术对该隧道F7断层破碎带区域地质特征进行了精度较高的地质预报,并制定了相应的开挖支护方案。同时,对该断层破碎带施工过程中围岩变形、拱顶下沉等进行量测和数据分析,并将分析结果及时反馈于施工过程,最终实现喀拉萨依隧道安全、快速穿越该断层破碎带。其成果可以为隧道穿越类似断层破碎带的设计施工提供参考。     

隧道大变形机理及分类分级探讨

为研究隧道工程大变形发生的机理及等级,从区域地应力场、地层岩性、地质构造、松动圈扩展出发,对大变形的发生机理进行综合分析。在此基础上,对隧道大变形进行分类分级,并对控制技术进行探讨。得到以下结论:(1)隧道大变形的产生往往受到区域地应力场、地层岩性、地质构造及其挤压程度的共同影响;(2)根据大变形发生的构造部位,可以将大变形分为断层型、碎裂型和顺层型3种;断层型发生在区域断层带;碎裂型发生在褶皱核部、转折端以及构造节理密集带;顺层型发生在褶皱翼部,它以隧道轴向与岩层走向小角度相交为条件。缓倾岩层是顺层的特例,易发隧道底鼓;(3)工程前期现场资料缺乏的条件下,宜在最大主应力近于水平的前提下,根据地层岩性、地质构造、相对变形量,结合工程经验,参考相应规范及其他相关研究成果,进行综合判定;(4)大变形应采取"强支护、预加固、快封闭"的控制理念。     

断层错动下隧道的变形特征与重点设防区段

针对活动断层错动下隧道安全性难题，以常见的马蹄形隧道为例，通过开展室内模型试验以及三维数值仿真计算，分析活动断层错动下隧道变形特征，确定重点设防和监测区段以及隧道断面上的重点监测位置。结果表明：活动断层走滑错动下，围岩、衬砌沿隧道走向变形规律基本一致，即上盘区域整体变形保持一致，与施加的断层错动量大小基本一致；围岩、衬砌的整体变形沿隧道纵向呈逐级递减趋势，最后稳定且趋于0。随着错动量的增大，断层错动的影响区域逐渐扩大，变形递减的斜率逐渐增大，围岩变形沿纵向变化模式逐渐由指数衰减向线性衰减过渡，当走滑量小于等于1 m时，围岩的潜在破坏区域约为30 m；随着错动量增大至2、3、4 m时，围岩变形近似呈线性且向远离断层方向逐渐衰减。建议监测穿越活动断裂隧道时对断层上盘30 m内重点变形监测，监测隧道断面时根据实际情况适当加强拱腰的应力监测。     

乌鞘岭隧道F7断层大变形控制技术

乌鞘岭特长隧道F7断层属于高地应力软岩断层带,在施工中发生了大的变形.结合软岩断层带的岩性分析情况,详细介绍在施工过程中探索、研究出的控制软岩断层带大变形的施工方法.     

跨活断层隧道组合支护结构断层错动响应模型试验研究

依托某穿越活断层隧道工程,研发1︰25比例尺多功能断层错动模拟试验装置,开展跨活断层隧道组合支护结构的逆断层错动响应模型试验,针对不同的断层错动位移,研究逆断层错动下隧道组合支护结构的力学响应和破坏特征。试验结果表明：逆断层错动下,隧道结构竖向位移沿纵向呈“S”形分布,结构竖向位移及收敛变形主要分布在断层破碎带及其临近区域,主要影响范围约3.1L(L为隧道衬砌节段长度,480 mm)。随着错动位移的增加,衬砌节段位移差以及竖向相对位移均呈非线性增大,错台现象更加明显。结构应变、结构与围岩的接触压力主要集中在断层破碎带区域,在错动面处发生突变,应变和接触应力峰值均与断层错动位移呈正相关。隧道拱顶纵向应变以外侧受拉、内侧受压为主,仰拱则以外侧受压、内侧受拉为主,且仰拱受断层错动的影响以及对断层错动位移的敏感性均高于拱顶。隧道环向应变沿隧道轴向的分布因结构部位不同而有所差异,整体表现为竖向的向内挤压变形和横向的被动向外变形。结构各区段的接触压力分布规律有所不同,在错动面及断层区域,衬砌与围岩之间存在明显挤压作用,而远离断层错动面的衬砌节段,衬砌与围岩之间存在相互脱离的趋势。隧道组合支护结构断...     

高寒特长隧道高应力富水环境下的结构技术研究

由于位于富水断层破碎带的山岭隧道地层岩性复杂、围岩破碎,地下水补给源充分,在施工中严重影响了隧道围岩的稳定性,极易发生高压突水等地质灾害。本文结合大坂山隧道富水断层破碎带的施工,通过使用FLAC3D有限差分数值模拟软件中的流固耦合模块,研究了该类高寒特长大隧道在高应力富水环境下的结构安全技术,分析了在断层破碎带区域施工过程中的渗流规律以及掌子面稳定性的流固耦合机理,并对隧道开挖过程中产生涌水灾害时掌子面前方水压、掌子面变形和掌子面塑性化规律进行了研究。在对比分析不同开挖方法的基础上,提出了合理的开挖方法和支护措施(采用小导管预注浆加固结合H175型钢进行支撑),有效地控制了围岩的变形,很大程度保证掌子面稳定。     

高铁隧道穿越断层破碎带施工方法及稳定性分析

针对新建福州—厦门高速(350 km/h)铁路碧峰寺隧道穿越F7断层破碎带施工潜在的地质灾害,提出隧道采用三台阶临时仰拱、超前帷幕注浆、弱爆破、早封闭、勤量测的联合施工方法穿越断层破碎带,利用有限差分程序建立了三维数值计算模型,研究了施作和未施作超前注浆预加固作用下隧道施工破碎带围岩的稳定性。研究表明:预注浆加固措施作用下,断层破碎带隧道施工围岩最大变形量降低了137.8 mm,达到了设计的预留变形量,拱顶和拱脚附近应力集中明显减弱,改善了围岩的稳定性,提出的施工方法对破碎带围岩扰动小;结合现场施工监测数据,验证了这种断层破碎带联合施工方法的可行性和适用性;最终隧道施工成功穿越了断层破碎带,保障了工期和施工安全,能为类似工程提供借鉴意义。     

当金山隧道地质灾害与超前地质预报预警分析

当金山隧道地处阿尔金山与祁连山结合部位的当金山中高山区,通过两条区域性大断裂、8条次级断层、3条背斜及4条向斜,存在高地应力软岩大变形、岩爆、突涌水等施工地质问题。结合国内外特长隧道施工经验,在充分分析隧道可能存在的施工地质问题基础之上,结合国内外特长隧道施工经验和教训,以F5活动性断层为例,提出了一套特长隧道超前地质预报预警预案。     

当金山隧道区域地应力特征分析与应用

研究目的:敦格铁路当金山隧道位于兴蒙褶皱系与祁连山褶皱系之间的阿尔金断隆,隧道埋深大,地质条件复杂,高地应力是隧道施工中的主要地质问题。通过对隧道区域地应力特征分析,分析预测隧道施工中与高地应力有关的地质问题。研究结论:(1)当金山隧道区地应力高,以水平应力为主,属高地应力区;(2)根据切向应力准则判断,隧道施工中埋深较大地段较完整的云母石英片岩、花岗岩有发生轻微岩爆的可能,绿泥石英片岩发生岩爆的可能性小;(3)根据隧道区的地应力特征及岩性特征分析,断层破碎带(尤其是F5断层)岩质软弱,在施工中有发生较大变形的可能,其他地段发生变形的可能性较小;(4)本文采用的隧道地应力分析与评价方法及与高地应力有关主要地质问题的分析,对类似工程具有参考和借鉴意义。     

F_7断层挤压性围岩大变形控制技术

乌鞘岭隧道F7断层属于高地应力软岩断层带,在施工中发生了较大的变形,通过对软岩断层带的岩性分析研究,详细介绍控制软岩断层带大变形的施工方法和施工工艺。