水平层状泥岩铁路隧道底鼓机理及解析方法研究

西南地区缓倾层状泥岩地层铁路隧道仰拱底鼓病害频发,当列车高速通过时因轨道不平顺导致晃车现象,严重影响列车行车速度及安全。针对缓倾层状泥岩铁路隧道底鼓病害问题,以YD隧道底鼓段为研究对象,通过对隧道底鼓段进行长期变形监测和理论分析,对缓倾层状泥岩铁路隧道底鼓特征及机理开展研究。研究结果表明：隧道左线、中心和右线道床板中心位置处测点底鼓明显,即仰拱中部底鼓量较大,底鼓严重区段6 a持续上鼓约69.75 mm,沿隧道纵向底鼓区段长度约40 m,而隧道两侧边墙墙脚处未发生变形;对于中薄层缓倾层状泥岩地层,在水平构造应力作用下,隧道仰拱底部缓倾层状岩体在弹性阶段向临空面发生一定程度的挠曲变形,隧道边墙围岩沿节理面发生水平剪切滑移变形,隧道拱顶部位围岩发生垂直层理面的弯曲变形,由于衬砌结构作用拱部围岩变形较小。依据隧道平底板受力特征,基于竖向及水平双向荷载作用的简支梁力学模型,建立缓倾层状围岩隧道底板底鼓力学解析模型,分析揭示了隧道仰拱最大底鼓变形量与弹性模量E和底板厚度h成反比,与竖向地应力σz,水平地应力σx和隧道跨度l成正比。研究成果可为类似工程隧道仰拱设计及底鼓治理提供理论依据。     

软岩隧道底鼓机理及底鼓量计算方法

通过分析隧道底鼓的产生、发展过程,结合产生隧道底鼓的各种因素分别给出了其可能引起的隧道底鼓量的表达式。由于产生底鼓的隧道均为软岩隧道,根据软岩的工程分类,对不同种类的软岩底鼓隧道给出了不同的底鼓量计算组合公式。以便为今后的设计、施工及整治措施提供相应的理论依据,使其更好地与工程实践相结合。     

含硫炭质页岩隧道弃渣自燃机理分析及防治研究

文章通过取样分析、现场勘察,得出燕子洞弃渣场自燃的本质是含硫铁矿的含炭质页岩在长时间破碎堆积以后低温氧化升温造成的,并且在自燃的不同阶段黄铁矿和热风压均起到了重要的助燃作用。根据现场情况和理论结果,有针对性地采取了降温-灭火-封堵的灌浆+覆土综合防灭火措施,取得了较好的效果,对类似问题具有一定的借鉴意义。     

高地应力水平层状岩体结构特征对隧道底鼓影响分析

隧道穿越高地应力区水平层状岩体时易导致仰拱底鼓,对铁路运行造成安全隐患.以西南地区某铁路隧道仰拱底鼓病害为对象,针对隧道底部水平层状岩体分布深度、单层厚度、弹性模量及地层竖向应力等因素对仰拱底鼓变形特征及影响规律开展研究.研究结果表明:隧道底鼓特征为仰拱中部底鼓量最大,越靠近墙脚底鼓量越小,墙脚处竖向位移几乎无变化;隧...     

滇西地区炭质页岩隧道变形整治

国内炭质页岩变形隧道并不少见，但是滇西地区炭质页岩变形隧道尚属首例，松桂1号隧道位于青藏、滇缅、印尼巨型”歹”字型体系东支中段与三江经向构造体系符合部位。因特定的大地构造环境，特殊的区域地球动力学条件和强烈的现代地壳运动，导致新构造运动十分强烈，主要表现为高原隆起、活动构造、地热显示、地震、褶皱、断层等。通过对围岩地质构造与隧道稳定性的分析和此类围岩实际开挖的研究与探讨，以及结构加强适应性研究及施工方案选择，总结一套安全、快速通过此地层的应对方案及措施，积累了施工经验，为今后类似工程施工提供了科学依据。     

炭质页岩深埋地层隧道施工技术

乌鞘岭特长隧道4号斜井左线正洞工区穿越多处深埋炭质页岩地层,该地层由于不同的地质构造及特性表现为不同的应力变形。经过对围岩地质构造与隧道稳定性的分析和此类围岩实际开挖支护的研究与探讨,以及结构加强适应性研究及施工方案选择,总结出了一套安全、快速通过此地层的应对方案及措施,积累了施工经验,为今后类似工程施工提供了科学依据。     

富水炭质页岩与倾斜砂质页岩隧道大变形控制技术

为解决宜万铁路第二长隧道堡镇隧道炭质页岩地层、砂质页岩倾斜地层大变形技术难题,2004年国家有关部委组织开展了“高地应力条件下富水炭质页岩、倾斜砂质页岩隧道大变形控制技术”科技攻关,取得的系列研究成果为堡镇隧道的顺利贯通提供了强白力的技术保障。     

西南地区某隧道底鼓病害原因分析

西南山区某隧道2009年开通运营,2012年3月发现隧底有3段存在不同程度的底鼓病害.经整治处理后,隧道底鼓变形得到一定抑制,但未能彻底消除,铁路不得不限速通行.针对这一问题,本文结合隧道所处的区域地质环境和地质补充勘察成果资料,深入分析了隧道底鼓病害产生的主要原因,提出了隧道设计应高度重视地应力、岩体强度及岩石产状之...     

富水易风化炭质页岩隧道污水处理施工技术

营盘山隧道是改建铁路成都至昆明线米易至攀枝花段扩能改造工程重点控制工程,其中3#斜井位于云南省境内,穿越三叠系下统大菁组下段(T_3dq~1)页岩、砂岩夹砾岩及煤,且3#斜井涌水量大,极易产生污水。如何满足环保要求,确保生态环境不受破坏,是本工程的重点。通过对污水处理措施、污水成分、药剂种类选择、投药位置及投药配合比的分析,总结了富水易风化炭质页岩隧道污水处理施工方法和技术措施,对今后类似工程施工具有借鉴意义。     

张吉怀铁路古阳隧道炭质页岩弃渣自燃机理及治理研究

张吉怀铁路古阳隧道渣场在初期堆积后发生了自燃现象,为研究其自燃机理并对渣场进行彻底整治,消除渣场自燃对周边环境的不良影响,通过现场勘查、实验测试、理论分析等方法,对古阳隧道渣场渣样的自燃倾向及矿物成分、渣场自燃形成机理进行分析,确定最终整治方案。数据表明,该渣场自燃等级为Ⅱ类,硫化铁硫Sp.ad为1.70%～3.88%,样品空气干燥基固定碳FCad为5.14%～9.61%,烧失量为10.04%～10.62%;黄铁矿通过表面吸氧氧化释放大量的热量,热量聚积温度持续升高达到着火温度T_s后渣场发生自燃。根据研究成果,确定了古阳隧道渣场“整平封闭、隔氧隔水”的治理思路。渣场整平后铺0.3 m厚生石灰,然后覆盖一层1.5 m厚黏土,最上层覆盖0.5 m种植土,渣场表面采用“撒草籽+栽植灌木”的方式防护。     

炭质页岩隧道循环式高压注浆预加固技术

针对层状炭质页岩地层中隧道围岩破碎,遇水易软化等特点,依托郑万高铁罗家山隧道,通过方案比选,确定了采用循环式高压注浆预加固技术;同时对注浆参数进行了多工况的现场试验,明确了采用稀浆(水灰比3∶1)劈裂,浓浆(水灰比0.5∶1)灌注的施工方法,确定了相应的岩体注浆参数;注浆施工时应采用高压风代替传统清水清孔,浆液配置时通过添加减水剂来减少水的用量。实践表明,采用循环式注浆预加固处理后,浆液沿层理扩散且能形成较高强度的结石,有效控制了围岩变形,为隧道的安全施工提供了保障。     

炭质页岩隧道大变形原因及应对措施研究

隧道内围岩为炭质页岩的情况下,在云南西双版纳片区雨季较长、雨量较大的气候条件下,隧道开挖支护易产生严重大变形,针对变形原因进行分析、总结,并采取相应措施,成功地找到了适应该地层和气候条件的施工方法,对同类条件下施工具有借鉴意义。     

膨胀性泥岩铁路隧道变形机理与仰拱底鼓控制技术研究

为揭示膨胀性泥岩铁路隧道仰拱底鼓变形机理并提出对应控制措施,以西(宁)至成(都)铁路膨胀性泥岩隧道为背景,采用室内试验、数值模拟、案例调研等方法开展研究。结果发现：膨胀性泥岩在浸水后物理力学参数明显降低,随着浸水时间增加,降低速率逐渐减小,其膨胀系数为4.8%;FLAC^3D中的应变软化模型通过湿度应力场与温度应力场的转化能较好模拟膨胀性泥岩浸水后的参数衰减效应,当初始含水率分别为5%、15%、25%时,膨胀力试验结果分别为37.84,123.90,189.06kPa;随着水位上升,隧周孔隙水压力逐渐增大,当地下水位分别为Z=-5 m、Z=0 m、Z=5 m、Z=10 m、Z=15 m、Z=30 m时,隧周最大孔隙水压力分别为0,100,125,200,250,350 kPa,仰拱底部随软化系数的增加由沉降逐渐变为隆起,隧底围岩软化及上部挤压造成的剪切破坏是仰拱底鼓的最大诱因;随着仰拱矢跨比增加,二次衬砌弯矩减小,拱底和墙脚位置二次衬砌弯矩减小值较大,因此仰拱底部受力得到优化;适当提高仰拱矢跨比,采用全环钢架+钢筋混凝土衬砌、加强基底排水、采用基底换填或管桩加固等措...     

如何有效控制炭质页岩深埋地层隧道初期支护变形

松桂1号隧道出口正洞穿越深埋炭质页岩地层,该地层由于受到地质构造及炭质页岩地层特性的影响,在施工过程中表现为不同形式的应力变形。经过对围岩地质构造和该类围岩实际开挖支护形式的探讨研究,以及支护措施加强适应性研究和施工方案的选择,总结出了一套安全、快速通过此地层的应对方案及措施,积累了施工经验,为今后此类工程提供了借鉴。     

层状岩体隧道病害机理分析及整治措施研究

兰渝铁路玄真观隧道穿越高地应力泥、砂岩水平互层围岩地段,出现了喷射混凝土开裂、仰拱隆起破坏和衬砌开裂等病害。采用现场测试和室内实验手段,并结合数值模拟方法,对隧道病害原因进行调查分析。在此基础上,提出病害段的整治方法和施工控制措施,病害整治取得了比较理想的结果。     

隧道底鼓的变形研究及处治措施

为探究某隧道发生底鼓的原因,文章利用MIDAS数值模拟软件模拟了隧道地质环境和施工工况。结果表明：（1）高地应力和衬砌支护强度不足是导致隧道底鼓发生的主要原因,现场监测验证了数值模拟的结果;（2）结合模拟结果、监测数据和工程经验,从设计处治和施工处治两个方面提出了治理隧道底鼓的有效措施,后期监测数据表明以上两种处治措施有效的治理了隧道底鼓病害。本文研究成果可为类似的隧道底鼓病害治理提供参考。     

水平层状围岩隧道稳定性及破坏机理研究

研究目的:水平层状砂质板岩隧道围岩施工稳定性是一个难点,为研究水平层状砂质板岩围岩隧道在不同影响因素下的安全稳定性,本文以同马山隧道工程为依托,对水平层状砂质板岩隧道的稳定性及破坏机理进行研究。研究结论:(1)随着岩层厚度减小,洞室爆破开挖后成形困难程度增加,拱顶塌落范围增大,边墙、拱顶等位置破碎程度增加;(2)随着岩体坚硬程度及层理面结合程度降低,洞室由边墙部位发生轻微破坏到整体发生较大变形,成形困难,其中层理面对隧道洞室成形影响的最大段落是破碎带和裂隙带;(3)洞室失稳破坏是围岩压力与爆破动载共同作用的结果,拱顶与边墙处最易发生破坏,拱顶处破坏程度最大,边墙次之,拱腰处最小;(4)本研究成果可为水平层状围岩隧道的建设提供参考。     

向蒲铁路雪峰山隧道基础沉降及底鼓处治技术

雪峰山隧道施工中进口软岩地段基础出现不均匀沉降与底鼓,其主要原因是基底软弱围岩发生塑性变形及水压力的作用。为控制隧道基础不均匀沉降,采取的处治措施为:地表截排水;对已施工完的仰拱,采用长10 m的微型桩+基底注浆进行隧底加固,并对仰拱底板增配钢筋;对于未施作仰拱地段,采用长5 m小导管注浆加固基底。采取整治措施后基础沉降稳定,满足无砟轨道施工条件。     

铁路隧道底鼓段围岩蠕变参数反演方法研究

研究目的:某铁路隧道底部粉砂质泥岩蠕变导致仰拱结构持续底鼓,致使列车降速行驶,对铁路运行造成安全隐患.为较准确获取仰拱底鼓区粉砂质泥岩的蠕变参数,本文基于某隧道仰拱5年多的底鼓变形实际监测数据,建立室内岩石剪切蠕变试验与深度学习(GRNN)相融合的岩体蠕变参数确定方法,并对隧道仰拱蠕变变形进行长期预测. 研究结论:(1...     

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。