黄土塬区接触带对围岩变形的影响规律研究

银西高铁是我国西部交通网络的重要组成部分,途经世界最大黄土塬——董志塬。其中,贾塬隧道位于银西高铁甘宁段,是银西高铁控制性工程,穿越多种不同岩性接触带,包含有:黏质黄土-红黏土接触带、黏质黄土-砂岩夹泥岩接触带、红黏土-砂岩夹泥岩接触带。文章以贾塬隧道为工程依托,通过三维数值计算软件,对三种接触带下隧道围岩位移变形规律进行研究。结果表明:(1)围岩在开挖前会发生预变形,且预变形在总位移变形中的占比受接触带种类、分界面位置和位移监测点位置的影响,随着分界面的下移,各监测点的预变形在总位移变形中的占比逐渐增大;(2)受地层条件的影响,三种接触带中隧道上部围岩位移变形值普遍大于隧道下部围岩位移变形值,且三种接触带最终位移变形值从大到小依次为:黏质黄土-红黏土黏质黄土-砂岩夹泥岩红黏土-砂岩夹泥岩接触带。     

矿山法隧道在砂质泥岩中的辅助施工技术

水平岩层是指产状呈水平或近水平的岩层,通过对康家院隧道水平或缓倾岩层的稳定性分析,研究了在III级泥岩夹砂岩及砂质泥岩的水平及缓倾岩层中施工的康家院隧道所采用的开挖及支护的相应辅助施工技术。该技术以新奥法原理为基础,对施工工艺、施工措施进行优化,确保了隧道施工安全、有序地进行。     

盾构隧道穿越软塑红粘土覆盖型岩溶区的处理方法

文章分析了岩溶上覆地层塌陷机理以及软塑红粘土层及硬塑红粘土层中盾构隧道的施工风险,并制定了相应的处理措施。结果表明:隧道位于软塑红粘土层时,降水破坏了土-裂隙水-溶洞之间的平衡状态,导致红粘土流入溶洞,隧道会随着软塑红粘土的下沉而下沉;当隧道位于硬塑红粘土层中时,下面的软塑红粘土流入溶洞后,由于可塑红粘土的抗剪强度和粘聚力均较低,软塑土层塌陷,会在可塑土层和硬塑土层之间形成土洞,最终也会导致隧道下沉;当灰岩岩面倾斜度较大时,会扩大红粘土的沉降范围。通过填充高风险范围内的溶洞、对软塑红粘土层进行加固以及在岩面倾斜过大的地方增设抗滑桩等措施可防范上述工程风险。     

坪林隧道施工地质探查技术之应用

北宜高速公路坪林隧道施工遭遇断层破碎带及大量涌水问题,为探查隧道前方的地质情况,以降低地质不确定引致之灾害风险,施工中应用了水平长距离钻探、震波探测与地电阻影像探测等地质探查的方法及技术.由于施工中地质探查结果知四棱砂岩段属特殊恶劣的地质条件,其工程地质特性为完整岩石非常坚硬,强度达220MPa,但在板块运动挤压作用下形成破碎带,其中夹有许多宽度小于1.5m的剪裂带,呈不规则分布的高低角度剪裂带,破碎带因地下水补充而形成含水层,含水层又因剪裂带构造密集复杂而被阻绝隐藏于背后,很难于施工中准确予以界定.文章将探讨应用于坪林隧道施工中地质探查技术的结果及限制、产生的问题与困难及相关因应措施,藉以累积施工地质探查的技术与经验.在四棱砂岩中隧道施工所获经验显示,必须综合应用隧道前方震测法(TSP)、地电阻影像探测法(RIP)、水平长距离钻探、短距离钻探等探查技术,先获得开挖面前方大范围的地质构造与水脉分布,再由水平钻探结果分析、研判与验证,方较能掌握隧道前方较准确的地质与水脉状况.     

隧道施工“关门”式灾害及其成因初步分析

文章在对隧道施工"关门"式灾害调查及隧道施工"关门"式灾害与隧道施工地质灾害关系分析的基础上,提出了7种围岩变形失稳塌方致灾构造、6种突泥致灾构造和2种隧道洞内泥石流致灾构造,并对其致灾成因进行了分析。结果表明:围岩变形失稳塌方致灾构造位置的围岩级别未据实修正、初期支护未及时施作或初期支护强度不足,导致围岩变形失稳塌方;自体隔泥土盘或复合隔泥岩土盘的厚度不足、强度过低或突泥致灾构造条件变化等造成隔泥岩土盘被突破,导致突泥和泥石流;隔泥节理裂隙化岩盘沿优势结构面剪裂破坏导致突泥;隧道施工爆破震动导致岩溶中充填的粘土瞬间下坐,隔泥岩盘被突破致使突泥。     

垂直冻结技术在大埋深山岭铁路隧道中的应用

程儿山隧道地层主要为弱胶结第三系砂岩,洞身穿越F_2断层核心带,施工中多次发生突泥、涌砂及掌子面向外推移的地质灾害,施工风险极高。基于F_2断层核心带高压、富水的具体情况,文章通过对多种施工方案技术性、可行性和安全性进行对比分析,首次在铁路山岭隧道中应用垂直冻结技术对地层进行加固,并对冻结方案和隧道支护措施进行了研究,可为类似地层隧道施工提供借鉴与指导。     

红层环境下的碳酸盐岩岩溶隧道暗河水文地质调查研究

在云南滇中红层区域存在非可溶岩(砂泥岩等)和可溶岩(碳酸盐岩)接触带的异常地质结构,该地质结构存在有特殊的溶洞和暗河。文章以宜良至石林高速公路山冲箐隧道为例,通过暗河区域地质判译、暗河区地表出水口调查、瞬变电磁法视电阻率探测、洞内地质雷达扫描等方法,分析了典型穿插型接触带暗河的基本属性,认为该暗河属地表裂隙水补给,无区域联通,并预测了隧道涌水量,给出了基本的治理方法。研究成果对今后类似隧道工程的设计和施工具有一定的指导意义。     

嘉华隧道立体交叉段设计要点

文章结合重庆嘉华隧道立体交叉段的实际工程,对不同的典型工况进行了有限元数值模拟,对其施工过程中围岩和支护的变形及应力特征进行了总结分析,得出了相关结论,模拟分析的结果直接为交叉段隧道施工方法和支护结构提供了理论依据。施工结果证明,隧道立体间距较小的中夹岩的受力、变形是设计、施工和监控量测的关键部位,对于不同工况下中夹岩受力、变形特点,及其支护设计、开挖方式、中夹岩加固方式选取和现场监控量测方案制定等有指导作用。     

泥质软岩隧道穿越富水断层带初期支护变形侵限机理及处治对策

南广高铁泥质软岩北岭山隧道出口端穿越F_(10)富水断层带,发生严重初期支护变形侵限,现场采取一系列处治措施但未有成效。针对此情况,文章首先分析了初期支护变形侵限演化全过程及隧道宏观表征,随后从不良地质、地下水与泥岩耦合循环作用、隧道结构、原设计与施工方案四个方面对初期支护侵限原因展开分析,并结合灾变期监控量测实测数据,对穿越富水断层隧道初期支护侵限机理展开进一步挖掘,最后在掌握初期支护侵限机理的基础上,提出切实可行的北岭山隧道穿越富水断层初期支护侵限"洞内+洞外"综合处治方案,并基于数值模拟对处治方案的关键——换拱环节进行计算,获取最优换拱参数。采用此处治方案后,隧道出口端成功穿越富水断层带,该研究思路及处治对策能够为隧道穿越富水断层带初期支护变形侵限提供理论及现场实际借鉴。     

胡麻岭隧道泥岩段改制机具施工技术

文章结合胡麻岭隧道的泥岩特性,通过改变挖掘机挖斗斗齿的长度及与围岩的接触面积,解决了国内软弱围岩地层采用钻爆法开挖及普通机械开挖存在的扰动大、超挖严重、效率低下等问题,使其形成快速施工能力.     

高海拔久治2号隧道全风化钙泥质板岩大变形控制施工技术

高海拔、高严寒条件下的花久高速公路久治2号隧道穿越全风化钙泥岩板岩和强风化砂岩,局部还有千枚岩,存在较大的水平应力,施工中出现较大收敛变形,通过介绍久治2号隧道强风化钙泥质板岩段大变形情况,分析变形原因,采取的工程治理措施,为高海拔地区不良地质隧道施工积累经验。实施后效果良好,为隧道的顺利贯通打下坚实的基础。     

大断面黄土隧道弧形导洞法施工关键技术研究

郑西客运专线黄土隧道总长约52 km,涉及多种类型黄土地层,且隧道埋深及含水量变化大,属于极为复杂的大断面黄土隧道群.为保证隧道安全、快速施工,结合现场施工实际和测试结果,对大断面黄土隧道采用弧形导洞法施工的变形特点进行了研究分析.研究结果表明,弧形导洞法不仅适用于不同埋深条件下的砂质及粘土老黄土隧道,而且可用于浅埋非饱和砂质新黄土隧道.文章针对三台阶七步开挖的弧形导洞法提出了核心土、短台阶、大拱脚、快封闭等关键施工技术和施工要点.     

软弱围岩中大跨度小净距隧道爆破振动监测与分析

沈海高速公路泉州-厦门段扩建工程中隧道部份均采用小净距布置型式,隧道爆破将对既有隧道的围岩,尤其是对中夹岩稳定性造成较大的影响。为确定合理的爆破装药量以确保临近隧道围岩在爆破振动时的稳定性,通过现场监测,得到了软弱围岩中隧道爆破围岩的振动速度历时曲线和爆破地震波在小净距隧道中夹岩中的传播规律,并提出了确保工程稳定的合理装药量,研究成果为工程的设计与施工提供了科学依据。     

红土山隧道断层破碎带施工中监控量测的应用

随着我国公路隧道施工安全性受到越来越高的重视。监控量测工作作为隧道安全施工的一种重要保障,在隧道施工中进行应用已非常重要。本文以玉曲线红土山隧道监控量测为例,通过对红土山隧道断层破碎带区域内的三个拱顶下沉量测断面的数据进行整理和分析,其结果在避免隧道拱顶坍塌、调整围岩支护参数等方面具有非常重要的作用。因此,在隧道施工中需要加强监控量测工作是非常必要的。     

丹霞地貌区公路边坡红层风化机理及其监测技术研究

针对目前红层边坡风化机理及其监测技术方面的研究较少的现状,本文以仁赤高速赤水丹霞区段为依托开展丹霞红层区公路边坡岩体风化机理及检测技术研究并得到以下结论:由于岩性的差异泥岩的崩解速率为由快及慢至稳定,而砂岩的崩解速率为由慢及快至稳定且泥岩的质量损失率要比砂岩高。在日气温恒定条件下,泥岩发生明显的风化崩解,含水量基本恒定时,泥岩风化崩解很缓慢。而砂岩在日气温和含水率基本稳定的条件下,砂岩风化崩解很缓慢。但在反复浸水条件下会加速泥岩和砂岩的风化崩解速率。红层岩体为软质岩,单轴抗压强度不超过30MPa、抗剪强度不超过7MPa且含水率的变化对红层岩体的抗压抗剪强度有着较大的影响。依据泥岩和砂岩的不同特点,建议泥岩风化监测可选取测钉法进行监测,而对于红层砂岩本文建议采用三维激光扫描进行风化监测。通过现场为期一年的测试,效果良好可满足监测需求。     

桃树坪隧道富水未成岩粉细砂岩层施工技术探讨

富水未成岩粉细砂岩层在国内隧道施工中极为少见,该岩性在隧道开挖后极不稳定,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范围坍塌,会严重影响到工程质量、安全、工期及成本。文章结合兰渝铁路LYS-7标段桃树坪隧道工程概况、施工方法、存在的问题及采取的处理措施,就富水未成岩粉细砂岩层中的隧道施工技术做了进一步分析和探讨。     

迂回导洞在新南岭隧道施工中的应用

武广客运专线新南岭隧道出口段需穿越200余米充填粘土夹块石岩溶,采取预加固和预支护措施进行岩溶充填物处理势必需要大量的时间,造成工期延误及经济损失.为了保证工期及施工质量,采用了迂回导洞,既达到了地质预报的目的,更实现了长距离不良地质段多工作面施工、规避工期延误风险的目标.通过实际验证,使用这一方法确保了新南岭隧道的按期贯通.最后提出迂回导洞主要起到了超前地质预报和增加施工工作面、避免工期延误的作用.文章从隧道出口岩溶涌泥、地表塌陷灾害情况和充填岩溶分布探测确定出发,论述了迂回导洞总体方案、实施及效果.     

砂-粘土复合地层盾构隧道地表沉降规律研究

文章依托深圳地铁11号线宝—碧区间盾构隧道工程,基于现场实测地表沉降数据和数值模拟分析,探究砂-粘土复合地层盾构隧道施工引起的地表沉降规律。采用高斯峰值函数对隧道横断面沉降数据进行拟合,得到沉降槽宽度系数、最大沉降量和地层损失率等表征横断面沉降特征的重要参数。与软土地层和砂卵石地层沉降槽宽度系数比较,砂-粘土复合地层沉降槽宽度系数小于软土地层且大于砂卵石地层。采用数值模拟计算结合实测数据的方法,研究了在砂-粘土复合地层中隧道埋深、上覆地层条件和隧道洞身处地层条件对地表沉降的影响。研究结果表明,地表沉降受上覆地层条件影响显著,与接近地表地层性质密切相关。     

红土山隧道断层破碎带超前预报综合技术

本文针对红土山隧道与多条断裂破碎带相交,岩体十分破碎,围岩变化多,V级围岩占多数,地质情况复杂,存在F5断层破碎带等地质特点,在采取以TGP206地质超前预报系统进行超前地质预报的基础上,结合探地雷达预报及钻探相结合的超前预报方法,对设计存在岩层破碎带的K24+900~K25+080段落成功地进行了地质超前预报;通过红土山隧道断层破碎带的预报成果与实际开挖围岩地质状况进行对比分析,验证了超前地质预报结果的准确性,从而证明了超前地质预报在隧道施工中的应用的重要性和对复杂围岩情况段落采取多种预报手段结合的必要性。     

小净距隧道施工技术及地表沉降的模拟与监测

结合永宁高速公路曾家顶小净距隧道施工实例,详细介绍了隧道进出口Ⅴ级围岩段的3台阶结合环形开挖留核心土的综合开挖工法、Ⅳ级围岩段的台阶法施工及光面控制爆破、中夹岩的加固等施工技术;并针对出口浅埋段进行的地表沉降数值模拟与现场监控量测.分析探讨了地表位移变形特征和开挖支护工法的合理性.所取得的经验和成果可为类似工程的设计、施工和进一步研究提供参考.