软岩大变形隧道的施工技术研究

木寨岭隧道项目所穿越的地层为活动断裂带,部分场区为软弱破碎围岩,属软岩大变形区域。为了提高该项目的施工质量,以围岩监测分析为依据,提出长短锚杆结合的双层初支施工方案,利用群锚作用,有效抑制隧道围岩变形,按照“分部预留、先让后抗”的原则,做好施工监测,根据监测数据了解围岩初期支护及开挖后的变形规律,提高二次支护施工效果,有效控制围岩变形,克服初期支护结构破坏后需拆换钢架的弊端,从而提高大变形软岩隧道施工质量,为同类型施工提供参考。     

软岩大变形条件下围岩变形与围岩压力的关系研究

为获得软岩大变形条件下围岩变形与围岩压力之间的关系,为大变形让压设计提供依据,文章利用FLAC3D数值模拟软件,计算了某单线铁路隧道开挖后在无支护条件下洞周发生不同变形量后施作弹性支护结构的最大压应力,并以此间接反映围岩压力,得到围岩压力随围岩变形的释放关系曲线。将类似工程实例的监测数据与该关系曲线进行对比分析,结果表明:围岩压力随围岩变形的释放关系曲线分为陡降区、调整区和缓降区三部分;软岩大变形可分为收敛型和非收敛型两类,收敛型大变形隧道将可量测的洞周变形控制在15 cm(洞周半径的3%)以内是经济合理的,且施作常规系统锚杆效果最好;非收敛型大变形隧道可量测的洞周变形量超过63 cm(洞周半径的14%)时,围岩压力释放效果才进一步提高;通过大幅的洞周变形来减小围岩压力时,将导致塑性区的大幅增加,此时的系统锚杆作用微乎其微。     

复杂地质条件下软岩隧道大变形破坏机制及开挖方法研究

通过对汶马高速公路鹧鸪山软岩隧道多次出现的大变形现象进行分析,文章将围岩破坏分为3大类,即软岩塑流、板梁弯曲变形及结构面滑移。针对建设过程中的大变形问题,选取了50 m典型围岩区段作为试验段,开展了两台阶开挖参数优化试验及两台阶与三台阶开挖工法的比选试验。两台阶开挖参数优化试验表明,开挖进尺以及下台阶左右侧前后间距对隧道的稳定性影响最大。开挖工法比选试验中,通过对两台阶与三台阶开挖洞周位移、围岩与初期支护间压力及钢拱架受力的对比发现,两台阶开挖方法由于一次开挖断面过大,围岩来压快,导致洞周变形值及围岩与初期支护压力值相对偏大,钢拱架安全储备相对不足。因此,对于处于复杂区域环境中的软岩隧道,应结合现场实际情况适当调整围岩的预留变形量;合理地选择开挖工法与开挖进尺,且在围岩条件很差的情况下,采用三台阶法可有效控制大变形灾害的产生。     

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.     

兰渝铁路高地应力软岩隧道挤压大变形规律及分级标准研究

软岩隧道在高地应力作用下产生挤压大变形是必然现象。为有效控制挤压大变形,文章结合兰渝铁路软岩隧道工程特性,基于均质地层圆形洞室弹塑性位移解析解和我国现行规范围岩参数,研究了软岩隧道挤压大变形的规律,并提出了大变形分级标准及相应防治措施。在Hoek提出的无支护条件下围岩挤压程度分级标准基础上,以兰渝铁路软岩隧道为工程背景,考虑支护抗力作用,提出了在设计阶段以相对变形和岩体强度应力比为分级指标,将挤压大变形分为三个等级,根据岩体强度应力比进行大变形预测;在施工阶段以变形量和变形速率为分级指标,提出了三级验证标准和变形管理基准以及设计和施工阶段相应防治措施。通过实践验证,隧道大变形得以控制。     

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。     

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。     

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.     

深部极软岩巷道补充锚注加固机理及应用

文章采用有限差分软件FLAC~(2D),对深部极软岩巷道进行辅助锚注支护前后围岩变形破坏规律进行了数值模拟,对锚注支护施作前后锚杆的锚固力、围岩的位移及塑性区的变化情况等进行了系统对比。结果表明,辅助锚注支护显著提高了围岩的强度和承载能力,有效地控制了深部极软岩巷道的围岩变形。     

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.     

加长锚杆在软岩隧道大变形控制中的应用

文章针对如何控制软岩隧道施工中出现的大变形问题,结合谷竹高速公路寺坪隧道中出现的大变形情况,通过对大变形产生原因的分析和总结提出了采用加长锚杆来控制变形的支护方案;鉴于以往工程实例中系统锚杆的长度都是根据经验确定的,往往存在不合理之处,因而通过现场波速测试并结合理论计算来确定锚杆长度,并出于安全和经济的考虑最终确定锚杆长度为5 m;同时结合现场监控量测和现场试验,对新设计的加长锚杆支护方案和原先所采用的强支护方案进行了对比验证。结果表明,无论从围岩变形、受力以及支护结构的受力形态上看,加长锚杆支护形式都能有效地控制围岩变形,更能充分发挥围岩的自承能力和支护结构的效果。     

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。     

散体围岩隧道开挖中超前小导管注浆的作用

散体围岩隧道开挖后,围岩稳定性差,易出现大变形沉降、掌子面挤出、拱顶坍塌等危害,必须进行超前支护。以吉怀高速公路杜夜隧道进口浅埋强风化岩层段为例,对超前小导管注浆在散体破碎围岩开挖中的加固机理进行探讨,采用FLAC~(3D)三维数值模拟方法,结合遍布节理模型描述岩层结构的特点对小导管注浆施做过程中的受力、位移变形及支护效果进行研究,定量分析超前小导管注浆的加固机理。研究表明:对于散体破碎围岩,采用遍布节理模型可同时考虑岩块和节理属性,更符合岩体状态和工程实际;超前小导管注浆技术能改善围岩的力学性质,提高岩体的刚度及强度,增强散体围岩自稳能力,显著抑制散体破碎围岩的变形,减少隧道支护结构的变形和受力,避免散体围岩隧道开挖中坍塌现象的发生。     

深埋隧洞让压支护结构的锚固机理探究

为研究层状岩性下深埋隧洞让压支护结构对围岩分区破裂的影响及其锚固机理,文章开展了高应力条件下深埋隧洞三维相似物理模型试验。选取3∶3和4∶3两种配比的相似材料分层铺设夯实,对4种支护结构形式(刚性衬砌支护、刚性衬砌+让压锚杆支护、柔性衬砌支护和柔性衬砌+让压锚杆支护)进行对比研究。应力试验结果表明,采用刚性衬砌与柔性衬砌支护时,隧洞拱顶、拱肩和侧墙应力均出现波峰与波谷的波浪变化,围岩依然存在分区破裂趋势。而刚性衬砌+让压锚杆组合支护下应力波浪变化趋势减弱,表明支护结构抑制了围岩分区破裂趋势。让压锚杆应变监测结果表明,刚性衬砌和柔性衬砌拱顶位置,让压锚杆均出现了拉压应变交替变化规律,而柔性衬砌支护时隧洞拱肩与侧墙位置让压锚杆只出现拉应变现象。刚性衬砌+让压锚杆的新型让压组合支护结构对抑制深埋隧洞围岩分区破裂有重要意义。     

某高地应力软岩隧道施工方案及多层支护结构变形分析

针对某高地应力软岩单线铁路隧道岭脊核心段大变形控制难题,文章基于"先放后抗"和"先抗后放"的变形控制理念提出了两种不同的施工方案。通过现场试验与监测,分析与总结了不同开挖与支护工序对曲墙四层支护(三层初期支护+钢筋混凝土衬砌)结构变形的影响,得到了不同开挖与支护方案下各层初期支护变形规律。结果表明,从该隧道岭脊核心段施工安全性、施工时效性以及充分利用变形控制的时空效应方面考虑,建议采用基于"先抗后放,以抗为主"的变形控制理念。     

基于改进Weertman模型的炭质岩隧道围岩蠕变特性研究

炭质岩隧道围岩变形具有量值大、变形快且持续时间长、受开挖扰动大及蠕变变形等特点,是炭质岩隧道施工所面临的关键技术难题。基于此,文章以广西河百高速公路炭质岩隧道围岩位移、温度变化情况作为统计依据,将温度与时间建立函数关系,引入Weertman蠕变模型,从机理上研究温度随时间变化下围岩的蠕变特性,揭示炭质岩隧道围岩蠕变机制及发展规律。结果表明:在不考虑渗压条件下,改进Weertman模型能有效计算分析及预测温度随时间变化下炭质岩隧道围岩的蠕变发展规律,对炭质岩隧道设计、施工和运维具有指导意义。     

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。     

深埋隧道结构型围岩变形机理及控制研究北大核心CSCD

新建兰渝铁路多座长大深埋隧道开挖过程中遇到层片状围岩,产生强烈的挤压变形,主要表现为初期变形强烈迅速,变形持续时间长,变形破坏的空间分布具有强烈的各向异性。常规的控制手段不能很好地解决这种强烈各向异性的变形方式,导致现场频繁采取补强支护措施,给工程建设带来了很大的影响。文章针对研究区特殊的非线性大变形破坏现象,综合应用现场工程地质调查、室内试验、现场测试以及3DEC离散元数值模拟等手段,深入分析研究区层片状围岩的结构大变形的破坏机制。研究表明,高地应力诱发低强度围岩开挖后发生迅速而强烈的挤出变形,层片状围岩结构强度的各向异性控制了开挖后应力重分布及隧道断面变形的不对称分布。基于对围岩非对称变形机制的认识,从围岩控制的角度,提出了一种针对层片状岩体扰动各向异性的定向支护措施,对围岩进行主动加固。     

上软下硬岩质地层大跨隧道叠合承载拱结构设计分析

在上软下硬岩质地层中修建浅埋暗挖大跨地铁车站隧道的工程实例较少,选择合理的车站结构型式和施工方法所参照的经验也十分有限。文章以大连地铁兴工街站为背景,通过对上软下硬岩质地层大跨隧道围岩松动特性进行分析和类似工程介绍,提出了一种叠合承载拱新型车站结构型式和相应施工方法,实现单拱大跨车站结构,其结构跨度可达20 m以上,并对该结构的初期支护和二次衬砌设计方法和受力特征进行了介绍。实际应用效果表明,叠合承载拱结构依靠拱部叠合初期支护拱结构承受施工期间全部荷载,在其保护下施工下部结构,可有效控制地层变形,同时适合岩质地层快速机械化施工。