软岩填筑高速铁路路基的适用性探讨

研究目的:元古界以及新生代软岩在我国广泛分布,随着软岩地区高速铁路的大量修建,软岩填筑高速铁路路基适用性问题倍受关注。本文在武广高速铁路相关研究与应用的基础上,深入探讨软质岩填料高速铁路路基的适用性,意在降低造价、保护环境,提高经济与社会效益。研究结论:(1)软岩块石的成份和性质复杂,且可变性大,用于高速铁路路基填料前,应从其强度、水理性、可破碎性、崩解性、矿物组成、破碎后的颗粒组成以及外力作用下的颗粒变化等多方面,进行适用性评价;(2)易破碎、不易软化、不含蒙脱石等不良矿物的软岩,可以用作高速铁路路基填料;(3)风化不均匀的软岩,不能直接用作高铁路基填筑,其改良后高铁路基的适用性,应根据其破碎性、崩解性、矿物组成以及颗粒分析等进行评价,全风化软岩应根据其矿物组成、颗粒组成等,参照现有的土类填料评价其适应性;(4)本文提出的软岩填筑高速铁路路基适用性评判方法、标准等,对软岩地区修建高速铁路具有一定的指导意义。     

膨胀性软岩边坡破坏特性与加固对策

膨胀性软岩是近年来我国铁路、公路建设中经常遇到的特殊土，由于其具有强度低、遇水膨胀、崩解、软化，失水干缩、流变特征明显等不良工程特性。在这类岩层中修筑的边坡经常发生崩塌、滑坡等不良工程地质问题。本文在软岩边坡破坏特点、软岩流变特性调查研究的基础上，揭示了软岩迎坡变形、破坏机制。提出了适宜干膨胀性软岩的边坡加固对策。     

西南红层软岩地区铁路滑坡形成机理分析及治理措施

红层软岩地区铁路工程建设中滑坡问题突出。本文结合西南地区一铁路红层滑坡治理工程,利用该地区红层滑坡的现场调查结果,从红层软岩特性、地层岩性、地质地貌、水文地质条件、深孔位移监测数据等多方面对该地区铁路滑坡形成机理进行分析,并论述红层滑坡与一般滑坡的不同点,分析红层软岩岩体力学特性、地层主要成分以及红层软岩中的粉砂质泥岩在不同风化程度下的力学特性。根据分析结果提出治理措施,并对治理措施进行评价。总结得出地层岩性、地质水文、人为因素是导致红层滑坡病害发生的主要因素。     

软岩隧道初期支护技术措施探讨

软岩隧道的设计施工,由于围岩自身强度及外界因素(遇水软化,风化剥蚀)影响,隧道施工难度及施工风险较大。结合呼准线托克托至周家湾段增建第二线线下工程薛家湾隧道,介绍软岩隧道滑坡段施工采用初期支护应用的基本原理,在设计和施工时除遵循新奥法,还应加强支护,控制围岩松动变形,采用超前支护、初期加强、及时封闭、地质预报、紧跟二衬等措施,保证施工安全,达到了设计要求。     

华北二叠系泥岩隧道灾变机理及控制研究

针对太岳山隧道穿越华北二叠系紫红色泥岩段施工过程中发生的影响工程进度的地质灾害问题,对太岳山泥质岩隧道存在的地质灾害的关键性致灾因子以及其相互作用进行了理论分析,结合现场施工状况及工程处治实践,对支护措施选取及效果进行评价。研究结果表明,泥岩隧道存在四大主要致灾因子,分别为地质因子、岩体结构性质因子、水文因子以及施工因子,其中,施工开挖揭穿软岩界面导致岩体结构破碎和高地应力调整释放,地下水沿岩体裂隙流通,软岩遇水泥化从而强度迅速劣化是导致这种协同破坏机制的根本原因。解决泥岩隧道崩塌、大变形灾害的根本途径在于:采取合理的设计、施工及支护方法,尽量避免内部致灾因子的剧烈作用造成协同灾害效应,最终实现软岩中水岩动力系统平衡状态的平稳过渡。     

石太客运专线膏溶角砾岩的分类

研究目的:膏溶角砾岩类似"软岩硬土",具有物质成分复杂和强度差异大等特性,掌握这种岩石的种类划分,有利于指导工程地质勘察,深入了解其工程特性.研究结论:通过分析研究认为:膏溶角砾岩有固定层位,分布于奥陶系中统每组的第一段;多数为极软岩,强度差异大.按胶结程度的不同,膏溶角砾岩可分为微胶结、弱胶结、较强胶结和强胶结4种;根据颗粒组成、物质成分、成生环境和胶结程度等特征,本文将膏溶角砾岩分为块石状、泥包石状、含砾和硬土状四大类,应加强对奥陶系峰峰组的工程地质勘察工作.     

武广客运专线软岩填料特性研究

软岩稳定性、抗风化、抗水性及抗变形能力均较差，遇水、风化作用右其强度会急剧降低，在填筑后容易变化，粒度组成会随着碾压过程及暴露时间而变化，压实性能不稳定。本文首先研究软岩填料的特殊物理力学特征以及工程特性，根据武广客运专线软岩室内试验成果，初步评价其作为填料的适宜性，并为现场试验提供指导和参考作用。     

深圳地区花岗岩地层岩土工程特性及对地铁工程的影响

通过对深圳地区花岗岩地层岩土工程特性(物理力学性质、崩解性和差异风化)的分析,得到如下结论:花岗岩残积土和全风化岩浸水易软化、崩解,施工过程中宜注意采取防排水措施,并尽量减少对其扰动,避免长时间暴露和泡水。花岗岩地层中差异风化形成孤石、风化深槽和上软下硬地层,会给地铁工程施工带来不利影响,严重时甚至引发工程事故。     

关角隧道越岭区区域地应力特征分析及应用

从区域构造特征、震源机制解及水压致裂法等方面分析和实测了关角隧道越岭区的地力特征,并对与地应力有关的岩爆、软岩变形等地质问题进行了全面的阐述与评价.     

西宁至成都铁路同仁至甘加越岭段工程地质问题及地质选线

为了科学地指导西宁至成都铁路同仁至甘加越岭段的地质选线工作,采用综合勘察方法,借鉴兰渝铁路的勘察及施工经验,并结合灰色关联法与变权理论,查明三叠系软岩大变形及上新近系砂岩水稳性为研究区的主要工程地质问题;根据岩性、岩体完整程度、层厚、强度应力比、地下水等因素,对三叠系软岩大变形进行风险分级;构建地质选线数学模型对多种线路方案进行定量评价,得出最优方案,为地质选线提供依据。     

东莞至惠州城际轨道交通东江隧道主要工程地质问题研究

东莞至惠州城际轨道交通东江隧道下穿东江,为极高风险隧道。采用地质调绘、钻探、一孔多用(数字式全景钻孔摄像、声波测井)、水文地质试验、土工试验等综合勘察方法,运用岩体完整性系数定量分析岩体的完整性,采用水文地质试验测试含水层的渗透系数,利用裘布依理论公式定量计算隧道涌水量,采用室内试验测试软土力学指标,利用岩石抗压试验定量计算泥岩和泥质粉砂岩的软化系数。依据上述测试成果,研究了东江隧道突涌水、软土大变形、软岩变形、流砂、基坑开挖引发周边地面及建筑物变形、惠州断裂等主要工程地质问题,提出了相应的防治措施建议。研究结论为:东江隧道主要工程地质问题突出,但是可以采取相应的工程措施进行处理。     

贵广线天平山隧道软岩变形分析

研究目的:软岩变形预测及监测是铁路工程地质中一项复杂而又重要的工作,寻求一种有效的预测及监测方法具有重要的意义。研究结论:针对天平山隧道的软岩变形问题,勘察阶段已经有了较为充分的认识,并为此开展了综合勘探,从岩性、构造、地应力等方面对隧道开挖所经受的变形范围及程度进行了详细的分析。从目前开挖情况看,2号斜井及相应正洞穿过下朝塘断裂带变形预测较为合理,而页岩为主夹炭质页岩段的变形预测还有待开挖对比。     

浅埋、偏压、软岩隧道进洞施工技术研究

浅埋、偏压、软弱围岩隧道进洞施工一直是隧道施工的难点,通过实例介绍此类隧道施工关键技术,采用重力式挡墙和边仰坡加固措施处理隧道偏压,采用大管棚、超前小导管及套拱法处理隧道浅埋,采用三台阶七步流水法进行软弱围岩洞内施工,同时阐述施工过程中监控量测的方法和对围岩变形的处理措施。     

野三关隧道软岩变形段施工技术

通过野三关隧道软岩变形段处理过程,介绍了隧道在软岩变形段的施工过程,包括开挖方法、支护参数、围岩量测、量测结果分析、支护参数的调整以及围岩应力测试的方法及步骤。根据野三关隧道变形破坏特点及工程的性质和安全要求,提出了软岩变形危害的防治对策。     

乌鞘岭隧道F7断层的黏弹性位移反演分析

工程材料受力变形的性态常与时间有关,这类现象一般称为材料变形的黏性效应,材料发生随时间而增长的变形时,如果始终处于弹性受力状态,则称发生的变形为黏弹性变形。结合乌鞘岭隧道穿越F7断层段所取得的量测资料,将计算区域内的岩石视为均质各向同性体,初始地应力假设成均匀分布,采用三单元模型,对有限元黏弹性问题进行优化反演分析,得出围岩区域内的水平侧压力系数和所使用模型中的弹性模量和黏滞系数。反演分析表明,该隧道发生较大变形的主要原因是较大应力场的存在、围岩的软弱和较强的蠕变性。结论可为挤压性断层中隧道的支护设计、施工组织提供可靠的依据。     

高地应力缓倾软硬互层岩体中隧道底鼓影响因素模拟分析

当隧道穿越以水平构造应力为主导的高地应力区,特别是隧底下伏缓倾软硬互层岩体时,易发生隧道底鼓变形。选用侧压力系数、岩层倾角、围岩厚度、围岩弹性模量、隧道埋深5种影响因素,通过FLAC 3D建立数值计算模型,研究单一影响因素和多因素耦合对隧道底鼓的影响规律。结果表明:在单一影响因素下,隧道底鼓量随侧压力系数和围岩厚度的增大先增大后减小,随围岩倾角和围岩弹性模量增加而减小,随隧道埋深增加而增大;在多因素耦合作用下,各因素对隧道底鼓的影响显著性排序依次为隧道埋深>侧压力系数>硬质岩弹性模量>岩层倾角>硬质岩岩层厚度。     

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。     

红层软土地基沉降监测及预测

研究目的:红层软泥岩是一种特殊岩土,具有易崩解、易风化、遇水易软化等特点。在这种特殊地质条件下,修建高等级铁路,必须要解决地基沉降问题。要准确地计算软土地基的沉降,特别是预测工后沉降,满足高速铁路暂行规定,仍是铁路建设中要解决的关键问题。研究方法:采用沉降管对经粉喷桩处理过的红层软土地基进行沉降监测,将得到沉降数据进行分析,分析软土地基沉降规律,通过指数函数进行拟合及预测其最终沉降量。研究结果:结果发现沉降管在红层软土地基的沉降监测得到了很好的应用,其预测结果表明经过粉喷桩处理后的软土地基的沉降满足高速铁路暂行规定。研究结论:证明该沉降管监测方法和预测方法应用在红层软土地基沉降中是合理的。     

饱和软黄土隧道围岩注浆加固参数研究

研究目的:饱和软黄土地层隧道围岩具有强度低、承载力差、抗变形能力弱等特性,因此对饱和软黄土地层隧道围岩注浆加固参数展开研究具有重要意义。依托西安地铁4号线火车站站暗挖西安火车站工程,进行室内黄土力学性能和现场注浆试验,研究含水率对黄土强度特性的影响,分析黄土劈裂注浆浆液扩散的基本规律及劈裂机理,并总结现场隧道围岩注浆加固参数。研究结论:(1)饱和软黄土的含水率降低,其强度呈线性增长,因此注浆后降低了原位土体的渗透性能以及提升土体的黏聚力,整体上提升土体的抗剪强度;(2)黄土劈裂注浆浆液扩散的基本规律及劈裂机理:浆脉夹角近似120°,且高度不一致,长度有差别,在注浆压力逐渐增大的情况下,浆液在黄土体内会先后三次劈裂土体,形成劈裂缝并在其中进行扩散、填充,最终形成黄土劈裂注浆的"Y"型浆脉;(3)加固后的开挖面土体无侧限抗压强度达到0.6 MPa,周边土体加固区达到1.2 MPa,渗透系数≤10-6cm/s,含水率由原先的约30%下降至10%;(4)得出了在饱和软黄土地层中下穿火车站暗挖隧道WSS注浆所使用的配合比、注浆压力控制值、黄土地层下填充系数等参数,可为饱和软黄土地层隧道围岩注浆加固参数的精细化设计提供必要的参考依据。