富水软弱围岩隧道塌方机理及治理技术研究

隧道施工穿越富水软弱围岩时常发生塌方地质灾害,给工程建设带来困难。该文依托江西省昌宁高速公路莲花山隧道塌方实例,运用多物理场耦合模拟软件对典型断面进行流固耦合数值计算,定量分析了富水软弱围岩隧道塌方过程中围岩和支护结构的应力、位移以及渗流场响应特征,研究了塌方发生机理。基于稳固处治原则,采取了包含塌体稳固、塌方影响段加固、塌方情况物理探测、管棚支护参数设计、塌方段洞内管棚注浆支护、短开挖强支护的综合治理技术措施。围岩变形监测结果表明:塌方处治效果较好。     

纤维锚杆预加固在大断面隧道中的应用研究

岩土控制变形分析法(ADECO-RS)强调工作面前方超前核心围岩的稳定性,认为核心围岩的失稳是隧道塌方、失稳的诱导原因。该工法适用于低粘聚力的软弱地层、大断面开挖隧道,且采用纤维锚杆对超前核心围岩进行预加固是其主要的施工特点。本文以浏阳河隧道为背景,研究了不同加固参数对掌子面稳定性的影响,其结果成功用于浏阳河隧道河底段的施工。     

某公路隧道塌方原因分析及处治方案研究

以某高速公路隧道塌方案例为依托,对该隧道塌方原因进行分析,并通过数值模拟手段分析软弱围岩隧道台阶法施工中台阶长度及下台阶开挖支护时机对隧道围岩稳定性的影响,分析结果表明:软弱围岩隧道台阶法施工中应采用短台阶法施工,下台阶开挖时应立即施作支护,以抑制洞周围岩变形及塑性区的发展,避免围岩失稳、崩塌。并结合工程情况,提出采用多循环管棚注浆方案通过塌方段,为类似工程提供参考。     

高边坡节理发育岩体条件下小净距隧道施工的数值模拟

以在建石家庄市曹家庄小净距公路隧道为依托,建立离散元UDEC数值力学模型,研究高边坡小净距隧道失稳过程和锚杆支护效果。研究表明在高边坡地形偏压和节理岩体条件下,深埋侧隧道拱肩节理剪切、滑移和张开是整个隧道失稳的主要原因,施工过程中应重点监测。小净距隧道失稳过程为:先从深埋侧隧道拱肩节理剪切滑移开始,然后中夹岩柱发生破坏,最后浅埋侧隧道拱肩失稳,以及整个小净距隧道坍塌。中夹岩柱呈现不均匀变形,最大值在浅埋侧,变形最小值在深埋侧。锚杆能有效控制围岩节理面剪切变形,提高节理抗剪切刚度,从而改善小净距隧道整体稳定性。     

全粘结型锚杆加固隧道掌子面强化机理研究

针对目前我国城市隧道和客运隧道建设遭遇软弱围岩时塌方事故频繁发生的状况,对全粘结型锚杆插入掌子面前方待挖核心土体注浆后可以有效地提高加固体的黏聚力C、内摩擦角以及弹性模量E,提高掌子面前方待挖核心土体的整体强度和刚度、抑制地表沉陷,提高掌子面的稳定性的特性进行研究,分析全粘结型锚杆加固掌子面的强化机理,旨在获取全粘结型玻璃纤维锚杆加固掌子面提高待挖核心土体黏聚力C、内摩擦角以及弹性模量E的幅度,避免隧道频繁发生塌方事故。通过在浏阳河隧道的现场试验应用表明:全粘结型锚杆能够有效地提高掌子面前方待挖核心土体的整体强度,保证隧道施工过程掌子面及其周围围岩的稳定性。     

软弱围岩隧道塌方及侵限处治对策与分析

粤西某在建的高速公路软弱围岩隧道,洞身局部穿越软弱破碎地层,施工难度和工程风险较大。隧道右洞于2015年8月20日发生塌方事故,受塌方关联,塌方段落前方有部分段落严重侵限,侵限最大值达到178cm。在分析塌方变形原因的基础上,采取"封闭注浆、人工开挖、重新支护"的方式进行了处治,初期支护施作后的隧道拱顶下沉、净空收敛的监测结果表明所采用的处理对策效果较好,并通过数值模拟计算分析,得到的变形规律与现场监测基本一致。     

我国西南部山区隧道施工期支护结构力学行为特征案例分析

为研究我国西南部山区隧道施工期支护结构所面临的重大问题，将雅安—康定、汶川—马尔康高速公路的典型隧道作为案例，归纳总结施工期存在的高地应力、软弱围岩、断层破碎带、次生地质灾害等潜在危险源，通过现场实测数据深入分析不同危险源环境下支护结构体系的力学行为特征。研究结果表明： 1）当隧道穿越软弱围岩时，围岩强度低、自承载能力差，接触压力、钢拱架应力均显著高于普通围岩隧道，二次衬砌分摊荷载比例显著上升； 2）当隧道穿越断层破碎带时，支护结构受力需要较长时间才能稳定下来，其力学行为呈现出3阶段演化规律，前期快速降低、中期缓慢降低、后期基本稳定； 3）当隧道洞口穿越松散堆积体时，坡体稳定性易受到扰动，其支护结构力学行为具有显著的偏压特性，围岩压力主要集中在深埋侧； 4）高地应力与围岩强度联合控制着围岩稳定性与支护结构体系的力学行为，高地应力硬岩隧道也具有一定的流变时间效应，但由于硬质围岩的强度较大、稳定性较好，支护结构受力相对较小，安全储备较高； 5）高地应力软岩隧道的围岩压力与结构受力显著升高，其支护结构力学行为在施工期便呈现出明显的流变特性，开挖约200 d后，仍然保持着缓慢增长。     

公路隧道软弱围岩预留岩体控爆与铣挖联合开挖施工应用

统计众多已建公路、铁路隧道工程实例不难发现,光面爆破技术在硬质围岩施工中能获得较好的应用效果,但在软弱围岩中应用往往效果不佳,爆破扰动大,超欠挖严重。绝大部分隧道均会穿越软弱围岩段,如何解决软弱围岩段钻爆施工引起的局部塌方及超挖严重等技术难题成为了隧道施工一个值得研究的方向,本工程施工中将预留岩体控爆与铣挖联合施工工艺运用于隧道软弱围岩施工中,具有隧道围岩扰动小、超欠挖控制好,利于实现隧道轮廓的精确成型、提高洞内作业环境及施工安全,降低围岩松动圈,保护岩体原有的自承能力等优势,成功解决了隧道软弱围岩段施工难题。     

地下水对深埋软弱围岩隧道初期支护结构破坏及其控制措施研究

针对隧道施工期间砂质板岩、炭质千枚岩及绿泥石片岩等软弱围岩在地下水作用下发生软化、剥落、坍塌,继而引发支护变形侵限、喷射混凝土软化剥落、钢架扭曲失稳等灾害,以木寨岭公路隧道2号为依托工程,通过现场试验、监控量测等手段,分析地下水对深埋软弱围岩隧道初期支护结构失稳及破坏的影响,并提出了在地下水富集区,采用高强预应力锚索支护体系代替传统约束锚杆、环向注浆锚杆以及超前小导管注浆加固围岩的支护方法,降低了混凝土注浆压力及施工难度,避免因锚杆注浆不到位形成渗流通道而影响开挖围岩及初期支护强度,并通过采用高强预应力锚索加固措施,从而提高围岩自承能力及初期支护稳定性。     

深埋隧道围岩与支护结构相互作用的非线性动力学特性研究

为了充分了解围岩与支护结构动力系统的变化特征,根据现场实测数据分析深埋隧道的围岩稳定性,对提取的时间序列进行相空间重构,计算了关联维数,定性分析了系统的混沌动力学特性.进一步应用反演理论,建立了深埋隧道围岩系统的非线性动力学模型,通过模型逼近,获得待定参数和正演模型的各变量,定量的分析了系统的混沌动力学特性,结果表明,各变量计算与实测的分布曲线非常接近.利用该模型可较好地预测在高地应力条件下围岩与支护结构系统各特征变量的变化规律.     

板岩隧道顺层塌方分析及预防失稳措施研究

为避免板岩隧道围岩楔形体掉块和顺层塌方的发生,针对板岩的力学性质和变形特性,从隧道施工方面对板岩隧道围岩的工程特性和易形成塌方的地质构造类型进行总结,并以半山隧道初期支护长段落顺层塌方为例进行深入的分析和研究。结果认为:当顺层构造岩层和节理产状与隧道走向夹角较小、多组节理相互切割与岩层面形成不利结构面组合长段落斜穿隧道时,受施工开挖爆破震动、地下水浸润、重力作用以及大断面开挖形成临空面的影响,围岩及支护结构局部薄弱处出现失稳破坏,由于牵引作用不断扩大并持续发展造成较长段落的坍塌。最后,提出了顺层构造、节理密集带和隧道开挖后不利结构面组合对围岩稳定性的影响分析方法,针对板岩地质隧道施工提出了预防围岩失稳的措施和支护结构的优化措施。     

二郎山隧道洞口处整治及办弱围岩偏压段衬砌结构分析

二郎山隧道出口端围岩软弱，地形严重偏压，施工过程中发生坡体失稳、衬砌开裂等病害。该文介绍浅埋偏压地段坡体稳定性评价，病害整治,推导了浅埋偏压段外侧覆土稳定性计算公式，对浅埋偏压段外侧围岩弹性抗力的合理确定及外侧覆土稳定性与弹性抗力之间的联系进行了探讨。     

二郎山隧道洞口处整治及软弱围岩偏压段衬砌结构分析

二郎山隧道出口端围岩软弱 ,地形严重偏压 ,施工过程中发生坡体失稳、衬砌开裂等病害。该文介绍浅埋偏压地段坡体稳定性评价 ,病害整治措施 ,推导了浅埋偏压段外侧覆土稳定性计算公式 ,对浅埋偏压段外侧围岩弹性抗力的合理确定及外侧覆土稳定性与弹性抗力之间的联系进行了探讨。     

山岭隧道软弱围岩工程地质特性及施工对策

如何在软弱围岩地质条件下安全快速地修建长大隧道是当前隧道工程界面临的重要课题之一,尤其是当隧道穿越高地应力软弱围岩时,常常形成大变形等地质灾害,严重影响施工安全和进度。通过对软弱围岩工程地质特性、软岩隧道变形机制及变形控制基本理念进行分析,并结合相关工程实例提出软岩隧道支护结构安全稳定性评判标准及施工应采取的相应对策。认为:1)软弱围岩隧道由于支护参数、施工方法选择不当,支护结构强度和刚度不足以抵抗较高的围岩压力时,往往会出现结构大变形和破坏;2)软岩地段初期支护承受施工期间全部荷载,二次衬砌需承受后期围岩流变产生的荷载,软岩隧道衬砌应通过增设钢筋、加大厚度等方式增加结构强度;3)超前支护与加固技术可提高围岩的自承能力并减小作用在支护结构上的荷载,且应当成为当前软弱围岩隧道施工技术研究的发展方向;4)在高地应力山岭隧道方面,应进一步开展施工阶段地应力测试,以利于针对性地选择施工方法和支护参数。     

京源口隧道软弱围岩大塌方的治理

通过对福建省厦门至长汀高速公路京源口隧道(围岩以Ⅱ类为主,占90%以上)洞内大塌方的治理,总结了在软弱围岩中修建隧道大塌方治理的一些技巧和经验,对今后软弱围岩中隧道塌方治理有所借鉴。     

高地应力软岩隧道大变形机理及控制对策研究综述

高地应力深埋软弱围岩隧道在施工过程中常常会发生大变形地质灾害,针对这一工程难题,为了进一步开展软弱围岩隧道的大变形机理研究,检索了近几年来国内外专家学者所著的相关文献与书籍,分析了有关隧道大变形最新的研究现状与进展,总结了目前软弱围岩隧道大变形控制技术的主要方法与手段,明确了该课题未来研究的发展方向与趋势,对系统开展高地应力深埋软弱围岩隧道施工过程大变形机理和施工力学特性研究,积极探索控制围岩大变形的新思路、新方法有着一定的工程实际意义。     

猫山隧道通天塌方的整治

当隧道穿越不良地质路段时，常遇到洞顶围岩下塌、侧壁围岩滑动等现象，甚至会发生通天塌方等严重情况。文中介绍了猫山隧道通天塌方的整治。     

地质构造和围岩岩性在超前预报上的判定和支护上的建设性作用

随着我国基础设施建设事业的高速发展和西南大开发战略的进一步推进,我国的公路工程、铁路工程和地下工程迅猛发展,大量长大、深埋浅埋隧道工程纷纷上马,特别是西南地区隧道穿越岩溶地带以及遇到软弱围岩体,常导致围岩大变形等相关地质灾害。对于隧道岩溶地带和软弱围岩大变形的有效合理的防治与控制措施愈显紧迫与重要。隧道施工采用超前地质预报,可以有效地探测前方围岩,但是其准确性却常常因外部条件的影响而大打折扣,所以对我们在构造确定以及围岩判识的技能方面提出了更高的要求,以达到通过现场肉眼判别从而采取有效的支护方式。     

城市软弱围岩浅埋隧道塌方处治及效果分析

为研究城市软弱围岩浅埋隧道塌方处治效果,以福州市湖东东路南线隧道K0+920处塌方处理工程为依托,分析了塌方的主要原因,提出了"双层注浆小导管"的处理措施,通过拱顶沉降和周边收敛的现场监测,对处治效果进行分析。结果表明,在地下水渗入围岩后,由于原设计支护参数偏于不安全,施工方法不够合理,导致隧道塌方;处治后洞内检测结果显示围岩变形得到较好的控制,达到施作二次衬砌的要求,相关变化值都在规范的允许范围内,隧道结构处于稳定状态。该研究可为类似隧道工程塌方处理提供参考。     

隧道穿越断层带围岩超前小导管预加固措施参数研究

断层破碎带是隧道施工中最易发生灾害的区域。针对隧道穿越断层破碎带时围岩失稳、掉块、塌方等灾害频发的现状，结合山西晋中左权县桥上隧道穿越断层破碎带的工程背景，应用FLAC3D软件模拟了不同参数下超前小导管预加固措施对隧道围岩变形、小导管受力的影响，根据模拟结果，提出了基于原设计参数的优化方案，并对优化方案进行了评估。研究结果表明：外插角度对预加固效果的敏感性更为显著，小导管长度参数排在其次。小导管最佳外插角度为15°,外插角过小会显著降低对破碎围岩的加固效果，外插角度过大不利于小导管自身结构受力。小导管长度取4 m最佳，此后小导管长度的增加对围岩加固效果的提高并不显著。