高地应力软岩隧道变形控制设计与施工技术

高地应力软岩隧道施工中常常发生大变形地质灾害,给工程的安全施工和建设管理带来极大的困难。文章依托兰渝铁路高地应力软岩隧道,进行了高地应力软岩隧道围岩分级,制定了初期支护破坏准则,同时建立了地应力合理释放与有效约束之间的平衡。在高地应力软岩隧道设计与施工中,通过采取预留变形量、合理的初期支护、可靠的开挖工法、关键部位锚注加强、动态支护补强等5项技术措施,有效地控制了大变形的发生,达到了初期支护不破坏、不拆换的目的,保证了工程的安全快速建设。     

兰渝铁路软岩隧道特征及大变形控制技术

高地应力软岩隧道挤压大变形是困扰隧道建设者的突出难题,也是国内外隧道工程界普遍关注的焦点和难点问题之一。文章通过在兰渝铁路软岩隧道施工中开展的大量科研现场试验和工程验证,对软岩隧道的工程地质特征、地应力特征、变形特征、支护压力及应力特征、支护破坏特征进行了系统分析,并在此基础上提出了针对性的设计控制措施和施工控制措施,以保障隧道施工安全和工程质量。     

毛羽山隧道高地应力软岩大变形施工控制技术

兰渝铁路毛羽山隧道出口段穿越薄层状碳质板岩地层,区域原岩应力较大且以水平构造应力为主,隧道开挖过程中出现严重的大变形情况。通过分析,认为高地应力、最大水平主应力与隧道轴线呈大角度相交是大变形的主要因素。隧道施工过程中,通过采取提高支护体系刚度、合理预留变形量,以及采用长锚杆、多重支护和超短台阶法等常规措施控制了围岩变形;基于对围岩动态演化机制的认识,提出了高地应力隧道超前导洞法应力控制释放技术,开展了大型工程试验。阶段性试验成果表明,采用超前导洞有效地降低了正洞施工时的变形速率,对上中台阶影响尤为显著。通过对应力控制释放技术研究的进一步深化,有望探索出安全、高效的高地应力软岩施工新技术。     

高地应力软岩条件下挤压变形预测及应用

近年来,穿越高地应力区且工程地质环境恶劣的软弱围岩长大隧道工程不断涌现,其不同程度围岩大变形问题给施工设计造成了很大困难。从研究软弱围岩隧道大变形分类、挤压变形分级出发,利用现场试验对隧道岩体强度进行估算,并采用Hoek方法对挤压变形进行判定及量值估算,其研究成果应用于正在修建的兰渝线木寨岭隧道斜井工程中加以验正,结果与现场实测数据规律基本一致。     

软岩大变形隧道围岩分级及支护参数适宜性探讨

兰渝线兰广段通过板岩、碳质板岩等软岩区段的隧道极易发生大变形.在现场工程实践和试验的基础上,文章对该区段地质条件的特殊性进行了分析,并对目前隧道围岩基本分级及在施工过程中的设计变更修正进行了阐述,着重对软岩大变形隧道的围岩分级标准和选用支护参数的适宜性进行了探讨,以期能为今后同类工程提供参考和借鉴.     

对形变压力的认识——隧道围岩挤压性变形问题探讨

在高地应力背景下,隧道开挖造成岩体应力大幅度变化,软弱围岩松弛阶段的变形将达到很大的量级,这就是挤压性大变形的本质所在。国际隧协曾归纳总结的隧道结构设计模型中的"收敛-约束"模型可以十分贴切地说明支护和围岩在松弛变形发展过程中的相互作用。支护在同围岩共同变形中承受的荷载有别于隧道设计规范中规定的由离散岩体重量产生的"离散压力",可以称为"形变压力"。囿于对离散压力荷载的认识,很难找到处治挤压性大变形的合理途径。文章从形变压力的特性出发,对挤压性围岩隧道工程中的若干问题进行探讨,着重论述通过围岩变形的适度释放来缓解形变压力的处治理念以及与之相应的可让型支护和岩体锚固技术。     

兰渝铁路三叠系板岩隧道变形机理与围岩分级预报探究

文章以兰渝线三叠系高地应力软岩隧道大变形的围岩特征为基础,结合国内其它软岩变形隧道的施工经验和研究成果,分析了变形受控的地质因素及特殊地质条件,探究了软岩变形机理;并结合超前地质预报TSP成果,初步建立了半定量化的高地应力区软岩围岩分级预报体系,为隧道大变形控制技术设计提供了科学、准确的地质依据。     

软岩隧道贯通段施工技术

文章以兰渝铁路杨家湾软岩隧道贯通面施工为例,预测贯通段围岩、支护在贯通过程及贯通后可能产生的变形程度及变形原因分析,并通过采取对贯通面两侧已施工的初期支护和未贯通段岩层的预支护等施工技术手段,达到控制由贯通产生的围岩和支护变形,确保洞室的稳定及施工安全.     

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。     

乌鞘岭特长隧道F7断层软岩大变形规律与控制技术

乌鞘岭特长隧道F7断层软岩大变形是影响隧道正常、安全施工的最主要因素,认识并掌握F7断层V～Ⅵ级围岩的变形规律,选择科学合理的开挖方法、施工工序和支护方式,控制围岩的大变形,实现软岩大变形条件下的安全、快速施工,是目前亟待解决的关键问题.文章通过理论计算分析、数值模拟与现场量测相结合的手段,分析了F7断层软岩的特性和变形规律以及围岩与初期支护之间、初期支护与二次衬砌之间的接触压力的大小与分布等情况,提出了控制大变形的技术措施.现场的实际应用结果表明,围岩变形得到初步控制,隧道施工安全得以保证.     

乌鞘岭特长隧道F7断层软岩大变形规律与控制技术

乌鞘岭特长隧道F7断层软岩大变形是影响隧道正常、安全施工的最主要因素,认识并掌握F7断层V～Ⅵ级围岩的变形规律,选择科学合理的开挖方法、施工工序和支护方式,控制围岩的大变形,实现软岩大变形条件下的安全、快速施工,是目前亟待解决的关键问题.文章通过理论计算分析、数值模拟与现场量测相结合的手段,分析了F7断层软岩的特性和变形规律以及围岩与初期支护之间、初期支护与二次衬砌之间的接触压力的大小与分布等情况,提出了控制大变形的技术措施.现场的实际应用结果表明,围岩变形得到初步控制,隧道施工安全得以保证.     

木寨岭隧道高地应力软岩大变形施工技术

木寨岭隧道施工中受到高地应力软岩地质的影响,初期支护多处出现大变形,破坏严重。为了保证顺利安全施工,采用了先柔后刚、先放后抗、多重支护、预留变形量、应力释放、提高二次衬砌刚度和超短台阶开挖等措施,有效控制了围岩大变形。文章主要介绍了木寨岭隧道的工程概况、施工中出现的大变形情况,以及控制大变形的各项措施和效果检验。     

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。     

加锚云母片岩隧道围岩失效特征及力学效应

在深埋云母片岩地层中,隧道的锚杆支护结构常发生失效,进而引发围岩大变形问题,威胁隧道施工安全和结构的可靠度。文章采用现场试验及数值计算相结合的手段,分析了云母片岩地层隧道围岩的应力应变特征和松动圈形态,研究了片岩地层中锚-岩复合体的应力关系和失效特征,可为云母片岩及层状各向异性岩体地层隧道支护方案设计、围岩变形控制及减灾避灾提供参考。     

关于碳质板岩隧道大变形机理及应对措施的探讨

兰渝铁路木寨岭隧道是在高地应力、碳质板岩等软弱围岩的复杂地质条件下修建的隧道,在碳质板岩段出现了明显的大变形和局部破坏。针对木寨岭隧道的大变形,文章分析了碳质板岩大变形发生的影响因素,探究了碳质板岩的塑变、板梁弯曲、剪切滑移、压杆破坏等大变形机理,提出了调整隧道围岩受力、加强支护、超前控制等施工措施。     

高地应力软岩隧道预留空间法试验研究

兰渝铁路多座隧道通过高地应力软岩地层,施工中大变形问题极其突出。文章依托毛羽山隧道工程,通过对预留空间法应力释放进行了构思与试验分析,揭示了高地应力软岩隧道采取预留空间法的变形规律和应力释放能力。试验结果表明,通过采取预留空间法,可以解决高地应力软岩条件下施工的应力释放问题,使初期支护处于安全状态;对预留空间法进行设计时,柔性防护罩可采用4×φ22 mm格栅钢架及25 cm网喷混凝土,钢架纵向间距为1榀/0.75 m,预留空间量可取30~50 cm。     

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。     

有限元强度折减法在隧道施工稳定分析与控制中的应用

有限元强度折减法广泛应用于边坡等工程的稳定分析中,而在隧道工程稳定分析中的应用相对较少。文章将有限元强度折减法用于隧道施工稳定分析与控制中,提出基于围岩安全系数进行施工阶段围岩稳定性全过程的动态评价,并通过隧道洞周围岩变形规律的研究,建立施工阶段隧道监控量测的动态控制指标。通过算例分析可以看出,基于围岩安全系数可以定量、直观地掌握整个施工阶段围岩稳定性的动态演化规律;在满足初期支护施作后围岩稳定性要求的前提下,可以针对各个施工阶段建立相应的变形控制指标,从而克服以围岩容许位移作为隧道稳定性判断依据的局限性。通过有限元强度折减法在隧道施工稳定分析与控制中的应用,将为解决隧道施工安全问题提供新的途径。     

木寨岭隧道软岩大变形段支护措施研究

文章结合新建兰渝线木寨岭隧道工程实践,在了解了碳质板岩地层发生大变形的原因和机理的基础上,对高地应力条件下软岩大变形的控制技术进行了分析研究,提出了处理隧道大变形应以控制为主的原则,以及确保隧道安全施工、快速通过的支护措施和变形控制对策。     

桃树坪隧道富水未成岩粉细砂预加固施工技术

富水未成岩粉细砂隧道开挖后围岩极不稳定,呈流塑状,极易出现溜塌现象、造成初期支护变形侵限,甚至大的坍塌,严重影响到工程的质量、安全、工期及成本。为确保施工进度、安全及质量,必须采取预加固措施。文章结合兰渝铁路LYS-7标段桃树坪隧道出口段的施工实践,介绍了隧道出口富水未成岩粉细砂地层的高压旋喷注浆预加固技术。