围岩快速分级和松动圈测试应用研究

吉图珲客运专线小盘岭1#~3#隧道施工,遇到碳化泥质板岩地层,由于其岩质软、节理发育、岩体破碎,围岩稳定性极差,多次发生塌方、换拱等问题。为保证隧道安全快速施工,现场采用非金属声波测试技术对围岩进行施工期快速分级和松动圈厚度确定,为隧道动态设计和信息化施工提供有力保障。(1)声波测试结果分析表明,该隧道碳化泥质板岩松动圈厚度范围在4.90~6.16 m之间;左拱腰、拱顶和右拱腰位置松动圈厚度均值分别为5.91 m、5.35 m和5.19 m。(2)围岩饱和单轴抗压强度为20.6 MPa,属于软质岩;松动圈内围岩波速平均值为1.29 km/s;松动圈外围岩波速平均值为2.06 km/s。综合判定小盘岭隧道弱~强风化碳化泥质板岩围岩等级为Ⅴ级,与现场调查结果基本一致。基于测试结果对隧道支护锚杆和注浆长度进行优化,工程实践表明优化后的锚杆支护和注浆加固效果明显。     

围岩松动圈理论在某大断面隧道中的应用

隧道开挖过程中,由于围岩受到扰动使得隧道周围形成了松动圈,松动圈的厚度对隧道的支护设计具有重要意义。基于Mohr-Coulomb(摩尔-库伦)强度准则,推导了隧道围岩松动圈半径的计算公式,并将其运用于大断面隧道工程实例中,分别计算了Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级围岩松动圈在不同埋深下的半径及其厚度。结果表明,隧道围岩松动圈厚度不仅与围岩级别有关,而且与地应力、支护压力以及隧道断面形式也相关。     

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。     

不同倾角层状围岩隧道开挖松动圈的范围与分布

层状围岩隧道在施工扰动下极易出现拱部严重超挖、掉块、离层、弯折、坍塌等工程问题,快速准确地确定围岩松动圈的范围和分布规律,对选择合理的支护设计参数以及消除安全隐患十分重要。以延安安塞经志丹至吴起高速公路大梁峁隧道为工程依托,采用离散元软件UDEC对岩层倾角分别为0°,15°,30°,45°,60°,75°和90°的层状围岩隧道开挖过程进行数值模拟,分析围岩松动圈的范围及分布规律。结果表明:岩层倾角为0°(水平)时,围岩松动圈范围最大,且出现在隧道拱顶处,松动圈范围为1.6～2.6 m;岩层倾角为0°和90°时,围岩松动圈沿隧道轴线对称分布;岩层倾角为30°,45°,60°,75°时,围岩松动圈呈不对称分布,且存在偏压现象。     

铁路双线隧道围岩爆破松动范围测试分析

在地处典型石灰岩地层的贵广铁路牛王盖双线隧道,选择IV级围岩地段的3个断面进行围岩爆破松动影响范围的测试。每个断面钻7个直径40 mm、深4.0～4.5 m的探孔,采用超声波方法测试并分析围岩爆破松动圈的大小、形状及主要影响因素。结果表明:围岩爆破松动圈内比松动圈外的围岩声波波速小10%～20%,松动圈内岩体的破碎程度与围岩声波的波速降低相关;采用控制爆破,总装药量在180 kg和最大一段装药量在28 kg时,Ⅳ级围岩爆破松动圈的范围一般为0.9～1.5 m,当围岩附近有溶洞或破碎带时,该处的围岩爆破松动范围将成倍增加,需要采用拱架支护,以防塌方。     

考虑峰后效应的围岩特征曲线

运用UDEC离散元程序对直剪试验进行数值模拟,结果表明该方法可以有效模拟岩石峰后剪胀效应.运用理论分析和数值模拟试验的方法,对某一在建四线铁路车站隧道的全过程围岩特征曲线进行研究.研究结果表明:提出的"统一围岩特征曲线"考虑了弹塑性介质向松弛介质的过渡,运用了弹甥性支护理论、松动圈支护理论和普氏理论,反映了形变压力到松弛压力的转变,体现了不同阶段存在着不同性质的支护荷载;在岩石峰后区应使用可伸缩性支护或多次支护;盲目加大支护刚度反而会使支护承担较大的碎胀力.     

襄渝Ⅱ线炭质片岩铁路隧道施工技术研究

软弱围岩隧道的施工方法一般采用短台阶法施工,遵循"短开挖,弱爆破,快支护,勤量测,紧衬砌,早成环"的原则。但是对于炭质片岩隧道的施工研究还很少。介绍了炭质片岩隧道在施工过程中有效防止支护变形、开裂及隧道坍塌的方法,对类似隧道施工有较强的指导作用。     

中老铁路沙嫩山隧道大变形区段松动圈发展规律及控制技术

通过现场测试隧道围岩变形分析中老铁路沙嫩山隧道大变形特征及围岩松动圈范围。结果表明：隧道大变形以水平收敛为主,存在拱架弯折、喷射混凝土剥落、掌子面溜塌等变形破坏现象,变形主要位于拱顶及拱腰;单线段、双线段隧道围岩松动圈范围分别在6.0～6.5、8.0～9.0 m,均达到隧道设计跨度的58%以上。根据测试分析结果,从主动控制隧道变形出发,考虑注浆对围岩力学性能的改善作用,提出单线段隧道采用双层小导管或管棚对掌子面进行超前支护,锚杆打设深度不小于6.0 m,注浆范围不小于2.5 m;双线段隧道采取双层纵向连接筋搭接钢拱架、增设4根锁脚锚管、加设临时水平横撑或三角横撑等措施进行支护,锚杆打设深度不小于8 m,注浆范围不小于4 m。采用综合措施后,隧道4个测试断面最大水平收敛和最大拱顶沉降的平均值均减小53%以上。     

长大隧道围岩稳定性分区与支护措施研究

长大隧道是铁路工程工期的关键控制节点,为了加快施工进度、确保施工质量,需要准确分析整座隧道围岩稳定程度和施工控制关键段落。目前,在隧道结构设计中常采用荷载-结构模型,但荷载的确定与工程实际情况有一定差别。针对该问题,根据理论分析与室内试验,提出能量收敛准则,建立基于GSI指标的隧道极限状态分析法,利用数值计算方法,对隧道围岩进行稳定性分区,并提出相应的施工措施和优化方案：对于S空间,采用轻型支护,即初期支护采用喷混凝土+锚杆的支护手段,喷混凝土厚度<15 cm,局部软弱、破碎围岩加设钢筋网或钢带;对于浅埋隧道或断层破碎带,采用重型支护,即初期支护采用钢架+网喷的支护手段,一般地段采用格栅钢架,特殊地段采用型钢钢架,喷混凝土厚度≥20 cm;现有隧道围岩稳定性分区局限于计算平面应变模型,应在后续研究中将其扩展至三维。     

松动圈理论在冬瓜山采矿巷道支护设计中的应用

基于深部巷道工程由于其复杂的赋存条件和应力环境使得浅部工程的支护技术和方法不能满足深部巷道工程的需要,采用松动圈理论对冬瓜山采矿巷道进行支护设计。通过对松动圈支护理论及松动圈测试进行研究,将不同地方围岩破坏情况(松动圈值)分为松动圈基准值(Lp1)和关键点松动圈值(Lp2),作为支护参数设计的量化指标,对巷道不同地方采取有区别的支护。将其运用于深部采矿巷道支护工程实践,通过现场位移监测验证了松动圈支护技术在深部工程应用中的合理性。     

软弱围岩隧道变形分析及应对措施

针对客运专线铁路隧道软弱围岩地质区段多的特点,对软弱围岩的工程地质特征、软弱围岩隧道变形特征和表现形式进行了分析,从超前地质预报与预加固、施工方法选择、初期支护施工以及围岩监控量测等方面提出了软弱围岩隧道的安全施工方法和应对措施,对于保证隧道施工安全具有重要意义。     

隧道施工围岩稳定与适时支护

通过对隧道开挖后工程围岩发生位移变形 ,采用支护加固以阻止围岩强度进一步恶化 ,确保隧道围岩稳定的定性和定量分析 ,证明适时支护对隧道围岩稳定的重要性 ;同时 ,阐述实际施工过程中如何界定适时支护的一般性原则 ,用于指导今后工程施工。     

管棚支护技术在武广客运专线隧道软弱围岩开挖中的应用

研究目的:由于隧道洞身横穿软弱围岩,结构松散,围岩稳定性极差。为了解决这一施工中遇到的问题,因此特别针对软弱围岩的开挖支护进行了技术研究。研究结果:通过管棚注浆超前支护在桐木冲隧道出口软弱围岩开挖中的应用和监控量测,进一步地了解了管棚注浆支护的原理,有效地阻止了开挖时软弱围岩的坍塌和涌水,为隧道的施工安全提供了保障。     

铁路隧道软弱围岩水平岩层施工技术

结合黄韩侯铁路北塬隧道左线进口软弱围岩水平岩层施工,通过对隧道水平岩层的稳定性分析,并针对水平岩层对隧道开挖和支护的影响作用,确定水平岩层隧道施工开挖方案,采取负视速度法超前地质预报手段及时获取围岩情况,并对开挖爆破参数和支护参数等及时进行优化,确保了隧道的施工安全。     

老东山隧道软弱围岩变形开裂控制技术研究

老东山隧道地处区域性断层夹持的构造挤压带中,隧道在施工过程中多次出现初期支护变形开裂现象。通过对现场地质状况的调查,从围岩岩性、地质构造、地下水等方面,探讨了隧道产生大变形的原因和机制;结合围岩变形实测数据的分析,得到不同施工工序以及工序间隔时间和间距对隧道围岩变形量产生的影响,进一步通过五种不同支护参数的现场对比试验,获得了不同支护方案的不同抗变形能力,确定了老东山隧道不同围岩条件下控制围岩变形的具体支护参数和施工控制措施,确保了隧道变形开裂得到有效控制。     

丰沙铁路8号隧道内落石分析及处理措施

丰沙铁路8号隧道由于修建时间较早,部分段落为无衬砌隧道,经过长时间的风化、振动及地下裂隙水等因素影响,无衬砌段发生了围岩脱落,严重威胁行车安全。经过地质勘察,分析围岩脱落的形成原因,通过地质雷达无损探测结合理论分析,确定围岩松动圈的厚度,结合铁路的实际运营、宽度限界条件、施工条件等,通过方案对比,采用TECCO柔性防护网、注浆等方式对无衬砌段进行防护,长短锚杆结合的方式稳定防护网,并通过有限元分析长锚杆注浆对围岩位移、应变的改善作用。通过这些加固措施,最终达到了防止围岩脱落,加固无衬砌隧道的目的。     

岩体隧道围岩弹塑性变形条件下管片衬砌支护机理研究

基于D-P屈服准则的围岩支护作用理论,以隧道掘进机(TBM)施工过程中支护位置与掌子面的距离作为动态参数,综合考虑注浆圈的应力变形特征,构建岩体隧道围岩弹塑性变形条件下围岩、注浆圈和管片衬砌三者动态变形协调方程,提出三者的变形计算方法和管片衬砌围岩压力计算方法,明确管片衬砌对采用TBM开挖的岩体隧道的支护机理。针对新街台格庙岩体隧道工程实例,计算不同支护条件下围岩变形及管片衬砌围岩压力,并通过数值模拟验证理论方法的合理性和有效性。结果表明:如果在掌子面开挖处开始进行支护,管片衬砌围岩压力将达到1.91 MPa,管片安全系数仅为0.76;如果在掌子面后4 m开始进行支护,安全系数将提升至1.25。建议距离掌子面12 m处开始进行支护,可将围岩压力降至0.24 MPa,管片衬砌具有较高的安全系数。     

软弱围岩快速施工与机械配套技术研究

研究目的:研究高地应力软弱围岩隧道快速施工与机械设备配套,充分发挥大型机械设备在高地应力软弱围岩隧道施工中的作用,为以后类似条件隧道施工提供成熟高效的机械配套模式和施工技术. 研究结果:在高地应力软弱围岩条件下实现快速施工,首先要有足够强度的支护有效地抵抗围岩变形,并选择恰当的施工方法及时封闭围岩,形成支护封闭环,发挥支护作用;再根据施工方法和施工条件合理地进行机械配套.     

融化圈深度对多年冻土隧道稳定性影响分析

青藏铁路多年冻土隧道处于高海拔、高寒及冻土的特殊环境中,冻土的热稳定性是多年冻土隧道围岩稳定的保障。通过对多年冻土隧道毛洞的融化深度及冻土围岩融化圈深度对隧道稳定性的影响分析,提出了冻土隧道施工中保证围岩稳定及施工安全的主要措施。     

软岩隧道初期支护技术措施探讨

软岩隧道的设计施工,由于围岩自身强度及外界因素(遇水软化,风化剥蚀)影响,隧道施工难度及施工风险较大。结合呼准线托克托至周家湾段增建第二线线下工程薛家湾隧道,介绍软岩隧道滑坡段施工采用初期支护应用的基本原理,在设计和施工时除遵循新奥法,还应加强支护,控制围岩松动变形,采用超前支护、初期加强、及时封闭、地质预报、紧跟二衬等措施,保证施工安全,达到了设计要求。