某海底隧道风化槽突水机制细观模拟及工程应用

根据某海底隧道F1风化槽结构地质特点及其与隧道的位置关系,概化隧道突水地质模式,通过颗粒流数值仿真对隔水岩层突水通道的形成过程、突水的影响因素进行了分析。结果表明,保证临界隔水岩体的完整性和稳定性是防止突水的关键;海底隧道穿越风化槽突水通道的初步预测与定位,是海底隧道穿越风化槽注浆加固设计的基础。基于以上分析,采用复合注浆方法对F1风化槽进行了堵水和加固,取得了较好的工程效果。     

跨海隧道风化槽围岩力学特性研究

厦门海底隧道工程是我国建设的第一条海底公路隧道。隧道在建设过程中穿越F1、F2、F3、F4四条断层破碎带,破碎带处洞体围岩软弱、破碎,岩体主要为风化破碎类花岗岩。该类岩体尤其是强风化花岗岩强度低,压缩性高,自稳和自承能力差,给隧道衬砌结构的设计和施工工艺的选择方面带来一系列特殊的问题。本文主要通过对风化破碎类花岗岩(主要包括微风化花岗岩和强风化花岗岩)试样进行一系列的室内试验,重点研究风化槽花岗岩的力学行为,建立适合风化槽围岩特点的流变力学模型。本文的研究成果为海底隧道风化槽隧道围岩注浆加固和衬砌设计提供可靠依据和技术支撑。     

富水全强风化花岗岩隧道注浆加固参数研究及其效果评价

全强风化花岗岩强度低、水稳性差,在富水条件下易崩解成流塑体流失,隧道穿越此类地层常面临严重的突水突泥风险,全断面帷幕注浆作为软弱富水地层预加固最为常用的技术方法之一,其注浆参数如注浆量(浆液充填率)、帷幕注浆厚度是决定地层注浆加固效果的关键技术指标。本文以多次发生突水突泥灾害的典型富水风化花岗岩地层隧道为工程依托,采用室内试验、理论分析等研究方法开展帷幕注浆量、注浆厚度研究。室内试验结果表明浆液充填率达到48%以上,注浆加固体强度、渗透性特性改善显著,其中粘聚力较未注浆提高3倍,达到200k Pa以上,内摩擦角提高10倍,达到30°,渗透系数从10~5cm/s量级降至10~8cm/s量级。同时结合理论分析与类似工程,得到注浆加固圈厚度可取5~8m。由此确定隧道帷幕注浆技术方案,并采用检查孔法、P-Q-t曲线法等对其注浆效果进行评价,验证该方案的可行性。     

砂土覆盖型岩溶地层盾构隧道施工地面注浆加固实例分析

隧道沿线溶洞的加固处理是岩溶地层中盾构隧道施工的关键。以广州地铁某区间盾构隧道施工为背景,论述砂土覆盖型岩溶地层中盾构隧道施工面临的主要工程地质风险;由溶洞处理流程入手,从溶洞处理判断标准、注浆填充方案、注浆材料选择以及注浆加固效果检验等方面详细介绍盾构隧道施工中通过地面注浆加固进行溶洞处理。同时,对监测区间内溶洞注浆加固效果以及隧道掘进引起的地面、房屋沉降情况进行监测分析。研究结果表明： 溶洞注浆加固效果良好,隧道掘进造成的地面房屋沉降变化平稳,地面注浆加固处理在砂土覆盖型岩溶地层盾构隧道施工中具备一定的工程适用性。     

注浆加固对深埋富水围岩隧道开挖变形影响研究分析

注浆加固作为一种提高围岩力学性质的手段,具有堵水防渗和加固的作用,主要用在IV~V级围岩地段。文中分析了注浆对于围岩参数的影响和注浆加固后隧道孔隙水压力分布情况。依托某隧道工程,采用数值模拟的方法,从注浆圈厚度和渗透系数2个方面探讨注浆加固对围岩开挖变形的影响。结果表明:注浆加固会减小渗流影响下围岩开挖变形速度及变形量,在开挖边界一定范围内注浆加固效果比较明显,注浆圈渗透系数的大小主要影响隧道整体的固结沉降。     

深埋隧道注浆加固围岩非达西渗流场及应力场解析

深埋高水压地质环境下,隧道围岩内部往往伴随出现非达西高速渗流现象,且新奥法理念下的注浆加固围岩是隧道支护体系的重要部分,这2个因素对围岩内部渗流场及应力场的影响不可忽视。为此,建立含有注浆加固围岩的两场耦合解析模型,基于有效应力原理严格推导隧道围岩非达西渗流场及有效应力场解析解,通过与达西渗流的对比说明非达西渗流特征并验证解析解的有效性;根据解析理论对非达西渗流效应及注浆加固对围岩有效应力场的影响规律进行分析。研究结果表明:非达西渗流效应的主要影响范围为隧道开挖半径至3倍注浆半径内围岩,注浆加固范围内围岩有效应力相比达西渗流偏大,尤其是环向有效应力;注浆加固前后围岩力学和渗透性质发生改变,使得环向有效应力在加固边界处突变,指向隧道方向大幅增加,注浆范围内围岩有效应力随着加固后弹性模量的增大而升高,随着加固后渗透系数的减小而有所下降;针对需要严格控制排水量的隧道,注浆设计时建议优先降低注浆范围内围岩渗透系数,其次再适当加大注浆范围。研究结果可为深埋高水压隧道注浆加固设计提供理论依据。     

注浆加固模式对隧道减震效果影响的数值分析

为了研究隧道不同注浆加固方式的减震效果,以西南高烈度地震区某隧道为背景,通过有限元软件对全环接触式注浆、全环间隔式注浆、局部注浆3种最常用的注浆方法进行数值模拟,重点分析了在地震荷载作用下,不同注浆模式对隧道二次衬砌内力的影响及不同位置的加速度与位移情况。结果表明:地震中的隧道衬砌开裂主要受拉力控制,其中衬砌拱脚拉力最大;注浆加固改善了隧道衬砌受力,其中全环接触式注浆减震效果显著,全环间隔式注浆效果次之,局部注浆效果不明显;注浆加固增加了衬砌刚度,使得隧道衬砌的绝对位移增加,但相对位移减小,因此注浆后的隧道不会发生较严重的错位。     

富水流砂区间隧道注浆加固技术研究

隧道开挖过程中富水流砂层易引发涌水涌砂及围岩失稳等地质灾害,针对青岛地铁区间隧道富水流砂层注浆堵水加固治理难题,结合帷幕注浆第四强度理论及工程爆破施工影响确定注浆加固圈厚度,设计注浆材料、注浆压力、注浆量等注浆参数;分析注浆加固效果及存在问题。研究表明,富水流砂层注浆堵水加固效果明显,围岩稳定性较好,但也存在地面隆起及管线破坏、掌子面跑浆、注浆加固效果不均等问题,根据现场情况及时采取有效措施,实现隧道安全开挖,对类似水害治理设计及施工具有一定借鉴意义。     

乌坑坝隧道左线LK82+426～+450洞口段地表注浆施工技术

详细介绍乌坑坝隧道穿过弃碴段进行的地表注浆加固措施、效果检验及注意事项,探讨特殊条件下的隧道围岩注浆加固技术.     

基于浆液扩散的软弱围岩隧道注浆加固效果研究

注浆加固措施作为提高软弱围岩力学性能、保障隧道施工安全的主要措施之一,其对围岩的加固机理以及加固效果是隧道工作者长期以来的研究热点。基于浆液扩散理论,利用多场耦合软件Comsol建立同时考虑隧道开挖和浆液扩散形态的开挖-注浆耦合分析模型,并对软件进行二次开发,实现注浆范围内土体力学参数的动态变化,通过研究隧道开挖过程中注浆浆液扩散时空变化规律,并在浆液真实扩散形态和隧道开挖耦合作用下围岩的塑性区、隧道衬砌的力学状态等方面研究软弱围岩隧道的注浆加固效果。研究结果表明:(1)围岩塑性区随注浆时间的增加大致可分为两个阶段,第一阶段塑性区发生空间转移,塑性区面积整体上有减小的趋势,第二阶段塑性区范围和面积基本稳定;(2)在注浆加固范围达到最大之前,增加注浆时间可减小衬砌结构受力,之后持续增加注浆时间对改善结构受力没有明显效果;(3)在注浆加固圈完全形成之后,继续增加注浆时间并不能明显改善围岩以及衬砌结构的受力状态,盲目增加注浆时间只会造成经济上的损失。     

内蒙古地区公路边坡防护技术

内蒙古自治区公路边坡病害类型主要有冲蚀水毁、风蚀、沙埋、冻胀、融沉及盐胀、溶蚀等。针对这些病害,内蒙公路建设部门采取了因地制宜、环境协调的防护措施,主要有急流槽集中排水、整片植物防护、圬工骨架植物防护、网格植物防护、圬工防护及合理养护和禁牧等措施。经过多年实践,取得了明显的防护效果和经济效益,值得在同类地区推广。     

全强风化岩高边坡破坏模式与加固效果分析

公路工程遇到的全强风化岩高边坡的情况很多。风化岩体的物理力学特性与未风化岩体物理力学性质有很大差异,特别是全强风化岩体,原岩的结构面已被风化改造,对边坡的稳定性已不起控制作用,其工程性质更接近于粗粒土,因此全强风化岩高边坡极易发生破坏。以贵州凯里~麻江高速公路鹅山冲全强风化岩高边坡为例,发现全强风化岩高边坡经常会出现从浅部到深部不同深度的破坏面,圆弧是滑动面的主要形式,并提出了可以采用浅层压力灌浆、中部锚固和下部支挡等措施,分别针对不同深度的破坏面进行加固。这一综合方案不仅有效加固了高达157 m的全强风化岩高边坡,而且防止了水土流失,保护了环境,是一种经济有效的加固方式。鹅山冲高边坡加固已完成5年,一直稳定,植被完好,从中积累的全强风化岩边坡加固模式具有非常典型的意义。     

风化砂质板岩水理特性研究

砂质板岩在怀通高速公路分布极为广泛。砂质板岩在水的作用下,极易发生崩解和软化,进而出现强度降低。针以怀通高速公路24标边坡全、强、中和弱风化砂质板岩为研究对象,进行了崩解特性、软化、无侧限压缩、剪切渗透性的系列试验,揭示了砂质板岩受的水理特性。研究表明：①砂质板岩具备强烈崩解特性。砂质板岩揭露遇水后,快速发生氧化反应,进而发生崩解。风化程度越高,崩解越强烈;②砂质板岩水理性能由弱到强排序为：全风化砂质板岩〈强风化砂质板岩〈中风化砂质板岩〈弱风化砂质板岩;③砂质板岩越干燥,崩解效应越明显,大旱后突降雨,会导致板岩的强烈崩解,很容易诱发潜在滑坡。     

云母片岩风化土路基填料湿化变形研究

为解决云母片岩强风化土路基填料难以压实和浸水湿化变形问题，通过现场试验，优化云母片岩强风化土路基填筑结构，采用灰色理论模型对新型路基工后沉降进行预测，并通过三轴湿化试验，分析风化土路基填料的湿化变形特性。结果表明:提出的“三夹二开山石渣”新型路基结构能够达到路基填筑要求，且路基长期变形预测满足高速公路沉降控制要求；随着初始有效围压的增大，风化路基土的强度及变形指标均呈递增趋势，而增大干密度能有效削弱外界水对风化土的劣化作用；建立的风化土路基填料湿化变形规律经验公式，与试验结果吻合较好。     

高速公路花岗岩风化料改良土性能的试验研究

为研究全风化花岗岩用作新建郑石高速公路路基填料的适宜性,基于全风化花岗岩风化料的矿物成分、颗粒分析等工程性质的分析结果确定其不能直接作为路基填料。选用水泥材料进行改良,对不同掺量的混合料进行了无侧限抗压强度试验、压实试验及疲劳试验,确定对全风化花岗岩风化料进行改良所需最佳水泥掺量为5%,并得到相应的疲劳周期;现场试验路段沉降变形的检测结果表明,沉降符合高速公路路基设计要求。     

海域围堰上软下硬地层中地下连续墙施工技术研究与实践

汕头市苏埃通道南岸明挖隧道位于海域围堰内,围堰内上软下硬的特殊地层给地下连续墙施工过程中的泥浆护壁、成槽造成极大的困扰。地下连续墙成槽施工前期主要采用"抓—冲结合"成槽工艺;在淤泥层、砂层、全风化岩层采用液压抓斗成槽机直接成槽;在强风化、中风化、微风化岩层采用冲击钻机冲孔、修槽成孔工艺。单元槽段成槽时一般完成1个槽段需要20 d以上,最长1个槽段达40 d,严重影响工期进度。为了改变地下连续墙施工状况,结合类似工程实践经验,在旋挖钻的基础上进行改造,将钻头设计为牙轮钻钻头,对强、中风化岩层钻孔取芯,通过组合使用"成槽机+冲击锤+旋挖钻(牙轮钻)"后,实现了地下连续墙施工效率的极大提升。经过成槽施工方案比选、入岩墙深设计优化、孤石破碎和基岩处理工艺探讨,顺利完成了该基坑工程,积累了在该类上部淤泥下部基岩地层中地下连续墙施工的经验。     

穿越不良地质路段特长隧道的设计和施工措施

针对穿越不良地质路段的隧道施工难度大、工期长、造价高等问题,以隧道穿越岩爆、煤层和瓦斯等不良地质路段为例介绍了此类工程的设计及施工时的防治措施,重点提到了在岩爆处的设计及施工的关键技术,可为同类工程设计和施工提供借鉴和参考.     

千枚岩用于高速公路路基填料的适用性研究

对千枚岩的物理力学特性、水稳定性以及其CBR与压实度的关系进行了研究,结合现场千枚岩路基填料碾压特性,提出了千枚岩作为高速公路路基填料适用层位及压实要求。结果表明:随着千枚岩风化程度加重,其颗粒密度和块体密度减小,含水率、吸水率和孔隙率逐渐增加,点荷载强度减小;随着干湿循环作用次数增加,千枚岩试样崩解量递增、耐崩解性指数减小;与干燥千枚岩相比,饱水千枚岩强度显著降低,降低幅度达39%~64%;适当提高压实标准,弱风化千枚岩可用作路基填料,中风化千枚岩可用于路堤和下路床,强风化千枚岩只适用于下路堤;采用3%~4%水泥改良中风化、强风化千枚岩可适用于路基各结构层。     

浅基岩地区轨道交通地质分层系统研究

文章对岩石和土的分类方法进行了总结与分析,对于岩体,采用岩石的风化程度进行工程地质分层,既能体现地质规律,又能很好地结合工程应用,文中共划分了残积土、全风化岩、强风化岩、中等风化岩和微风化岩共5个主层。对于土层,土的地质年代对土的工程性质影响较大,共划分了人工填土、新近沉积土、一般沉积土共3个主层。浅基岩地区工程地质分层可采用"九分法",即工程地质分层中的主层仅采用9个,既可符合地质规律,又易于工程使用,并以福州轨道交通2号线为例进行说明。     

石灰岩风化料改良高液限粘土路用性能试验研究

为合理利用高液限粘土作为路堤填料,降低其收缩开裂性能,采用在高液限粘土中掺加不同剂量的石灰岩风化料,探讨石灰岩风化料掺量对高液限粘土路用性能的影响。试验表明,掺拌石灰岩风化料的高液限粘土,液限塑性指数降低,密实度增加,具有良好的路用性能,能满足设计规范对路堤填料的要求,并以掺量为30%时效果最佳。