高地应力软岩隧道大变形分级标准研究

针对兰渝铁路黑山隧道二叠系板岩大变形特征,展开了拱顶下沉、水平收敛、初支围岩压力、初支混凝土应力及初支钢架应力等测试,对该隧道的大变形进行了研究。结合国内外大变形分级标准和采用的措施,提出了该软岩隧道具有工程特性、应力状态和所处地质构造背景特殊复杂的特点,在这些因素共同作用下,产生了围岩变形特征复杂的大变形。施工中除了按照围岩级别对应的支护措施,还要结合大变形等级综合考虑,采取加强措施才能控制变形,确保施工安全顺利。     

挤压性围岩单线铁路隧道受力变形分布规律研究及工程应用

挤压性围岩隧道大变形问题是近年来困扰隧道建设者的突出难题之一。以丽香铁路长坪隧道为工程依托,采用数值计算与现场测试相结合的方法,研究了挤压性围岩单线铁路隧道受力变形分布规律,并应用于工程实践。主要研究结论为:(1)单线隧道受洞室形状影响,变形以水平方向为主,围岩压力以垂直方向为主;(2)支护结构均以受压为主,拱腰和墙脚是易产生应力集中的薄弱环节,实测锚杆多受拉,墙中锚杆轴力远大于拱部及墙脚锚杆;(3)实测受力变形分布规律与计算结果基本一致;(4)工程实践中通过采取断面曲率优化、加长边墙系统锚杆、两台阶法开挖、高效锚杆钻机等措施,有效控制了围岩变形,隧道结构安全稳定。     

大梁隧道高地应力段拆换拱施工方案研究

新建兰新铁路第二双线大梁隧道属高地应力地质,施工中存在初支及二衬出现大变形情况,导致现场钢架扭曲、挫断及混凝土开裂等。为保证隧道施工质量安全,采取一定加固方案后对大变形段落进行拆换处理,取得良好效果,对类似工程有一定的借鉴意义。     

西(宁)成(都)铁路高地应力节理发育软岩地层隧道支护体系研究

为保证西成铁路高地应力节理发育软岩大变形隧道安全修建,采用现场勘察、室内试验、地应力测试、工程类比、数值模拟等方法展开研究,结果表明,西成铁路与毗邻兰渝线地质条件类似,均以二叠系、三叠系板岩与砂岩为主,层理清晰、节理裂隙发育,地应力以水平主应力为主导,水平主应力在10～30 MPa之间,竖直主应力在4～13 MPa之间,有较强水平构造应力作用,兰渝线控制围岩变形主要采用增加预留变形量、自进式长锚杆、钢花管加固、增加初支及衬砌刚度、钢纤维喷射混凝土等技术措施。在此基础上针对西成铁路节理发育软岩大变形主要发生在垂直节理倾角方向上的特点,提出首先增大矢跨比,然后增大钢拱架刚度,对于Ⅲ级大变形在垂直节理方向设置预应力锚索的非对称大变形隧道支护体系,该支护体系相比传统支护体系能够减小13.8%～21.2%软岩变形,对于控制节理发育软岩变形效果良好。     

共和隧道Ⅲ级特殊围岩施工设计

根据共和隧道工程实例,阐述特殊围岩隧道大变形的特点,为保证隧道施工及结构安全,需采用合理的施工方法和支护形式。通过对比测试几种试验段支护形式,对施作长锚杆及型钢钢架支护的试验段与没有施作的进行围岩松动圈、应力以及位移比较。全断面开挖、长锚杆及HW 175型钢钢架支护对于整治共和隧道围岩大变形起到重要作用,为以后隧道施工设计提供经验。     

兰渝铁路两水隧道双层支护试验研究

针对兰渝线两水隧道穿越炭质软岩、设计施工难度大、初支变形不满足稳定性条件、衬砌较早施作而引起开裂等问题,开展双层支护研究工作。通过现场试验对试验段初期支护围岩变形、围岩压力、接触压力、钢架应力、钢筋应力和混凝土应力等监测。得到初期支护隧道围岩与结构的力学及变形特性,分析其随时间的变化特点和沿隧道横断面的空间分布规律。研究结果表明：围岩压力、钢架应力和喷混凝土应力随开挖进程存在急剧变化阶段,易受施工扰动影响,敏感性随时间逐渐降低,结构应力沿隧道横断面的空间分布呈现“上下大,两侧小”的分布规律。研究结果对建立科学合理的软弱围岩隧道支护结构设计方法具有一定的指导意义。     

白石头隧道软岩大变形影响因素及控制措施研究

软岩大变形控制一直是隧道施工中一个难题,处理不当将严重影响隧道修建成本和工期。本文以大临铁路白石头隧道为依托,对现场软岩大变形规律进行了分析,包括变形表现形式、变形量、变形与支护结构之间的关系等。在此基础上对软岩大变形主要影响因素进行了分析,现场软岩大变形主要和地层岩性、地应力、围岩产状、地下水等有关。根据现场软岩大变形特征和影响因素,提出了相应的控制措施,包括超前地质预报、三台阶微台阶开挖、工字钢与预应力树脂锚杆组合支护等,把周边围岩最大变形量控制在300 mm以内,解决了现场软岩大变形问题,为今后类似工程施工提供参考。     

隧道穿越红黏土接触带初期支护优化研究

研究目的:不同岩性接触带地质条件复杂,围岩软硬不均,隧道变形与常规地层隧道有所不同。本文以贾塬隧道穿越红黏土与砂岩夹泥岩接触带地段为依托,建立相应数值模拟分析模型,对初支厚度、拱架间距、锚杆长度和间距在控制围岩变形和初支应力方面的效果进行分析。研究结论:(1)隧道穿越红黏土与砂岩夹泥岩接触带时,开挖扰动引起的洞周变形占总变形量较大;(2)初期支护厚度和钢拱架间距两个参数对隧道变形和初支应力控制效果明显;(3)边墙锚杆的长度和间距对隧道变形影响不明显;(4)该成果可为隧道穿越不同岩性接触带时的支护参数优化提供参考。     

阳山隧道高地应力近水平岩层变形控制关键技术研究

阳山隧道是蒙华铁路的重难点控制性工程,2号斜井正洞小里程方向穿越高地应力近水平岩层,在施工过程中出现初支变形、底板隆起,甚至出现垮塌,严重影响了隧道施工安全。针对阳山隧道2号斜井正洞小里程方向高地应力现场表现情况,确定了该段地应力测试结果,采用了微台阶与限阻器相结合的施工工法,通过对典型断面初支拱顶下沉、水平收敛情况监测分析,发现限阻器变形可以吸收来自围岩的构造应力,消除了高地应力引起的初支拱顶开裂剥落、格栅钢架扭曲变形等病害。研究结果表明,该工法是阳山隧道高地应力近水平岩层变形控制关键技术,为后期同类隧道施工提供了宝贵的施工经验。     

非均匀收敛随机介质模型对浅埋隧道施工引起地表沉降预测研究

针对软弱土层中的浅埋大跨隧道在施工过程中出现的初支变形、断面底部隆起等现象,通过对原有的断面收敛模式进行修正,提出考虑初支变形与断面底部收敛的统一收敛模式,并以单洞及双洞椭圆隧道为例,推导出该种收敛模式下隧道施工中产生地表沉降的随机介质法预测公式,应用遗传-蚁群混合算法(GA-ACA)解决该预测模型的参数反演计算问题。为验证该模型对浅埋隧道地表变形预测的准确性,以乌鲁木齐地铁1号线三—新区间某典型断面为例,分别使用均匀收敛、底部为0、底部非0以及统一收敛模式等4种收敛模式进行参数反演,并将反演结果与现场监测结果做对比,研究结果表明:统一收敛模式与隧道断面实际变形规律更加吻合,其预测精度要比不考虑初支变形与断面底部收敛时的预测精度更高,即对浅埋、超浅埋隧道而言,初支变形以及底部隆起等现象对地表变形预测结果产生的影响不可忽略。     

乌鞘岭隧道千枚岩地层初期支护参数研究

研究目的:针对乌鞘岭隧道深层地段千枚岩地层,隧道开挖过程中,围岩产生大变形的特点,进行初期支护合理性的研究,提出有效的支护措施。研究方法:结合兰武二线乌鞘岭隧道岭脊地段千枚岩地层的设计施工,采用动态设计方法,根据千枚岩不同含量,确定试验段,布置量测断面,通过现场位移量测,分析总结深埋条件下,千枚岩地层变形特点和初期支护设计方法。研究结果:通过对隧道开挖过程中围岩变形和初期支护的研究,提出了千枚岩地层初期支护参数的建议方案,对同类工程的设计施工有一定的借鉴意义。研究结论:对于以千枚岩为主、围岩变形大的地层,采用长锚杆大刚度型刚支架,结合网喷纲纤维混凝土等初期支护措施,是控制围岩产生大变形的有效方法之一。     

朔州隧道塌陷下沉侵限段支护处治施工技术

风积砂质黄土构造疏松,垂直节理发育,具大孔隙,具有中等~严重湿陷性,这种土质在隧道施工中易发生崩塌。针对准池铁路朔州隧道进口段风积砂质黄土段初支后出现塌陷、下沉、侵限,喷射混凝土剥落、开裂、下塌变形、初支钢拱架扭曲变形等现象,采用有限元差分软件FLAC3D对风积砂质黄土隧道坍塌体进行分析,处治方法采用迈式锚杆管棚超前支护和径向迈式锚杆打设处治技术,对原初支进行有效拆换,迈式锚杆具有钻进、锚固作业一体化施工特点,实现了塌陷、下沉、侵限段支护处治有效施工。该施工技术方便、快捷,适合隧道狭窄空间作业和抢险施工等特点。     

黄土隧道围岩含水率变化及拱架受力特征研究

为了研究黄土隧道围岩含水率和钢拱架应力在施工期间的变化规律,以在建银西高铁董志塬区上阁村隧道为例,采用现场监测方法,对黄土隧道围岩体积含水率变化规律和钢拱架受力特征进行分析研究。结果表明:黄土隧道围岩含水率在时间上呈先增长后平稳的两阶段变化,在空间上表现为拱顶和拱腰位置的含水率总体小于拱脚和仰拱底部的含水率;钢拱架应力在施工期内呈先非线性增大后出现波动最后趋于平稳的三阶段变化规律,在施工期内钢拱架对承受围岩压力、确保大断面黄土隧道围岩稳定性方面发挥着重要作用。建议对大断面黄土隧道在施工期内形成"勤测含水率、重视防排水、加强初支"的管理理念。     

白马隧道支护结构变形机理与支护技术及实践

本文以九绵高速白马隧道为工程背景,针对洞内支护结构严重变形破坏的工程难题,基于现场地应力测试和现场监控量测分析了软岩隧道大变形特性和机理,并对施工过程所遇工程难题不同技术措施的有效性进行对比分析。在工程实践的基础上,对现场典型的大变形案例进行支护工艺探讨,并对白马隧道施工经验进行归纳总结,以期为诊治山岭隧道软岩大变形工程难题提供实践经验和技术指导。     

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。     

大丽铁路松桂一号隧道炭质页岩大变形地段综合施工技术

大丽线松桂一号隧道穿越的主要地层为炭质页岩,在施工过程中,隧道支护结构多次发生变形侵限,最大变形达121 cm,给施工带来了极大的困难。通过对围岩地质构造与隧道稳定性进行分析,对此类围岩实际开挖进行研究与探讨,以及对结构加强适应性进行研究,总结一套安全、快速通过此地层的应对方案及措施,由此积累了施工经验,为今后类似工程施工提供了科学依据。     

雁门关隧道富水段软弱围岩初期支护开裂变形控制技术

结合北同蒲铁路取直线雁门关隧道软弱围岩初期支护开裂变形控制施工实例,介绍施工地质揭示情况,分析围岩与初期支护开裂变形原因,提出针对富水段软弱围岩初期支护开裂变形控制施工技术方法,创新了钢拱架锁脚锚管施工新工艺。     

渝怀铁路黄草隧道岩体空间应力测试与分析

通过岩体空间应力测试分析出渝怀铁路黄草隧道存在极高地应力,应力比均小于4,为按照新奥法原则进行设计、施工提供了可靠的实测数据。经过变更设计改变衬砌类型和支护参数,保证施工安全。黄草隧道岩体应力测试结果可为今后软岩地质、极高地应力地质的隧道设计、施工提供借鉴。     

桃树坪隧道深井降水技术

兰渝铁路桃树坪隧道在开挖过程中,出露的地层主要为第三系粉细砂岩和胶结松散的圆砾土,含有大量的地下水,由于这种特殊的地质条件致使隧道开挖时坍塌严重,钢架架设困难,支护段变形开裂时有发生,严重影响了施工安全和进度。针对这个问题,经过认真分析研究,先后采取了一系列的加强措施和辅助措施。在桃树坪隧道出口段,采取深井降水措施,有效改善了施工环境和施工条件。在此,对深井降水技术做一阐述,以期为今后类似工程提供借鉴。