西山特长隧道穿越特殊地质方案设计及施工防治措施

隧道穿越特殊地质路段时,在开挖过程中容易产生突发性工程事故,直接威胁到现场施工人员和施工机械设备的安全.为了减少在开挖过程中发生突发性工程事故,以山西省公路第一长隧道、全国公路第二长隧道——西山特长隧道(长13.65 km)为工程实例,介绍了隧道穿越软弱围岩及断层破碎带路段的衬砌结构方案设计及施工防治措施,重点提到了超前帷幕注浆设计及施工的关键技术,可供同类工程方案设计和施工防治措施提供借鉴和参考.     

断层破碎围岩台阶法施工数值模拟研究

隧道穿越断层破碎带等软弱围岩时,往往会采用CD、CRD等复杂工法,减小隧道的一次性开挖断面,因此保证隧道的安全施工。为了提高隧道开挖的机械化程度,降低隧道施工工法的复杂程度,论文通过数值模拟计算,研究在断层破碎带围岩条件下台阶法施工的适用性。计算结果表明:在采用两台阶法穿越断层破碎带时,隧道拱顶沉降和周边收敛均可得到有效控制,同时,超前支护和锁脚锚管对隧道围岩的变形有一定的控制作用,施工过程中应予以重视。文章通过数值模拟,可为此类型的隧道施工提供一种可行方案。     

预留核心土法施工穿越断层破碎带隧道的围岩变形分析

以某穿越断层破碎带隧道工程施工为依托,借助FLAC 3D有限元分析软件,数值模拟分析穿越断层破碎带隧道在预留核心土法施工时隧道围岩变形情况,并通过布设相应监测点,分析开挖过程中监测点的位移变化情况,得到拱顶沉降、拱腰水平位移、仰拱隆起位移以及对应最大变形量变化规律。分析发现在开挖至破碎带临近区域围岩位移发生突变,在相应部位支护施工需采取必要的加强措施;使用预留核心土法施工该断层破碎带隧道,围岩整体变形不大,施工安全可控。     

隧道斜穿不同倾角断层破碎带围岩变形特征分析

针对穿越断层破碎带过程中出现的围岩大变形问题,依托水阳高速胜利隧道斜穿不同倾角断层破碎带实际工程,通过现场实测与数值模拟方法,研究了隧道在穿越不同倾角断层破碎带过程中的围岩变形规律。结果表明:在揭露不同倾角断层破碎带时出现围岩最大的沉降速率,可达16mm/d,在不同倾角断层破碎带中间出现围岩最大沉降,可达365.5mm,是围岩正常段累计沉降值的7倍以上;在斜穿倾角60°～80°断层破碎带过程中,靠近断层破碎带一侧拱肩累计沉降值是另一侧拱肩累计沉降值的2～4倍,且靠近断层破碎带一侧围岩受施工的扰动更大。隧道在穿越不同倾角断层破碎带过程中,随着断层倾角越接近90°,左右拱肩的差异沉降逐渐减小,断层破碎带的影响范围逐渐减小,但断层破碎带内沉降值增大。研究结果可为类似工程提供借鉴。     

断层破碎带及岩脉对隧道开挖的影响分析

拟建苏州阳山隧道所在场地岩体极其破碎,且隧道开挖需穿越一处断层破碎带和一处岩脉,为了确保工程建设的安全,该文采用FLAC3D分析了软弱带对隧道开挖的影响。结果显示:隧道围岩变形及应力分布明显受到软弱带的控制,变形在软弱带处明显异常,变形量较相邻区域有所增大。应力分布也受到软弱带影响,呈现出垂直向应力放大、水平向应力减小的现象。而在隧道明挖部分,虽然稳定性计算显示边坡没有产生滑动,但是其稳定性系数较低,且坑底有较大隆起现象。     

隧道软弱破碎带围岩的施工技术

介绍隧道软弱破碎带围岩CRD施工法。详细叙述了隧道软弱破碎围岩的开挖过程、实时监测,并通过工程实例对比施工技术进行了分析。     

深竖井软弱围岩段快速施工

对兰新线兰武段乌鞘岭隧道大台竖井工程地处F7断层影响带软弱破碎围岩的爆破设计、快速施工过程进行了较详细的介绍。     

公路隧道穿越断层破碎带仿真分析

山岭隧道开挖经常遇到断层破碎带,开挖支护施工难度大,容易出现事故,是隧道施工的薄弱环节。文中结合史家山2号隧道,根据其地质特征,运用FLAC3D软件建立数值模型,对比了有无断层破碎带和不同工法下的穿越断层破碎带的工况,提出了断层破碎带的影响程度和适合的施工方案。     

某大断面隧道穿越F_1断层坍塌处治技术

为解决大断面黄土片麻岩隧道穿越断层带坍塌后围岩破碎、无法自稳、处治困难等一系列问题,确保安全快速通过坍塌段,以厥湾隧道坍塌处治工程实例为依托,在隧道坍塌原因分析的基础上,对如何有效处治隧道断层带坍塌进行详细论述与总结,并给出了隧道坍塌段掘进施工的关键技术措施。工程实践证明,隧道处治效果良好,三台阶七步开挖法在穿越断层带施工合理可行,为类似隧道工程施工提供了借鉴。     

穿越大跨度馒头山隧道断层破碎带施工技术

通过对穿越F2断层的馒头山隧道施工实践,归纳、分析了穿越断层破碎带时借助地质超前预报手段,根据围岩情况适时调整施工方案和多种支护技术的综合应用,取得良好效果,对同类工程施工有借鉴作用。     

利用DGM（1，1）模型模拟公路隧道围岩收敛变形的研究

在公路隧道新奥法设计和施工中,精确模拟预测隧道围岩收敛位移对于合理提供公路隧道设计与施工参数具有重要的意义。结合朱洋公路隧道围岩收敛变形数据的模拟,对DGM（1,1）模型在工程中的适用性进行了研究。经计算发现,有必要根据数据的特点选择不同的灰色模型来模拟;在隧道围岩收敛数据接近全指数增长时,用DGM（1,1）模型能够更精确地模拟隧道围岩收敛数据。结论对于公路隧道信息化设计和施工具有参考意义。     

小间距隧道围岩力学参数正交设计反演

根据西康高速公路18标长哨段的隧道围岩收敛位移现场监测结果,利用正交设计理论,对该区段小间距隧道围岩变形特性及塑性区大小影响较敏感的力学参数进行了反演分析,获得了比较接近工程实际的围岩综合力学特性参数,即千枚岩的弹性模量、泊松比、凝聚力和内摩擦角,有效地克服了千枚岩难于取样和难以进行力学参数试验的困难。利用反演分析所获得的力学参数对长哨小间距隧道的施工过程进行了数值仿真,分析了该隧道施工期间围岩的应力与变形规律,给出了围岩稳定性评价,为小间距隧道工程设计与施工提供了具有一定参考价值的重要资料和信息。     

涨壳式预应力中空锚杆在机械化开挖大断面隧道中的施工应用研究

为了解决软弱围岩隧道机械化开挖后快速支护的难题，采用三臂凿岩台车、风动扳手等配套机具施作涨壳式预应力中空锚杆对围岩进行快速支护。通过在郑万高铁高家坪隧道软弱围岩段大断面机械化施工条件下涨壳式预应力中空锚杆的应用研究，总结出涨壳式预应力中空锚杆工作原理、工艺流程，通过注浆试验对比分析，提出适合的隧道锚杆注浆比例，并结合锚杆轴力监测和地层位移监测结果，表明该锚杆具有快速约束围岩、形成应力拱、减少围岩松动圈、保证围岩稳定的优势，能够有效保障隧道机械化施工的安全，并提高隧道机械化施工效率。     

我国西南部山区隧道施工期支护结构力学行为特征案例分析

为研究我国西南部山区隧道施工期支护结构所面临的重大问题，将雅安—康定、汶川—马尔康高速公路的典型隧道作为案例，归纳总结施工期存在的高地应力、软弱围岩、断层破碎带、次生地质灾害等潜在危险源，通过现场实测数据深入分析不同危险源环境下支护结构体系的力学行为特征。研究结果表明： 1）当隧道穿越软弱围岩时，围岩强度低、自承载能力差，接触压力、钢拱架应力均显著高于普通围岩隧道，二次衬砌分摊荷载比例显著上升； 2）当隧道穿越断层破碎带时，支护结构受力需要较长时间才能稳定下来，其力学行为呈现出3阶段演化规律，前期快速降低、中期缓慢降低、后期基本稳定； 3）当隧道洞口穿越松散堆积体时，坡体稳定性易受到扰动，其支护结构力学行为具有显著的偏压特性，围岩压力主要集中在深埋侧； 4）高地应力与围岩强度联合控制着围岩稳定性与支护结构体系的力学行为，高地应力硬岩隧道也具有一定的流变时间效应，但由于硬质围岩的强度较大、稳定性较好，支护结构受力相对较小，安全储备较高； 5）高地应力软岩隧道的围岩压力与结构受力显著升高，其支护结构力学行为在施工期便呈现出明显的流变特性，开挖约200 d后，仍然保持着缓慢增长。     

断层影响下隧道围岩稳定性的数值分析

断层等软弱结构面是隧道工程中最常见的一类规模较大的地质不连续面。诸多工程实践和研究表明,隧道围岩的变形与破坏大多受到断层等软弱结构面的控制。结合大华岭隧道施工过程,根据隧址区断层实际走向、断层面产状与隧道轴线不同夹角,利用基于有限元方法的岩土与隧道分析系统(MIDAS/GTS)对断层影响下的隧道围岩稳定性进行数值模拟分析,以DX(V)位移等值线数据分析为例,分析了特定施工段支护前后沉降对比及位移量,讨论了围岩和支护体系的结构状态及工程效果。该方法可为同类隧道设计、施工和研究提供有益借鉴。     

膨胀性软岩隧道致灾机制研究与应用

隧道建设的规模和数量迅速发展,相关理论研究却相对不足,随着隧道越来越多地穿越诸如软弱围岩、溶洞等复杂、恶劣地质区域,对施工技术和理论研究的要求也更高,如何做到规避灾害,安全施工是大家一直关注的问题。以重庆市某公路隧道为依托,对穿越膨胀性软岩段隧道,提出不良地质构造与围岩条件、水的因素、不规则地应力以及工程因素等导致隧道灾害的因素,不同因素相互关联、相互影响,根据分析结果采取相应的防治方案来规避灾害。利用Poyting-Thomoson模型计算隧道围岩变形,与现场监控量测数据相结合,对隧道膨胀性软岩段的围岩变形做出预测,得出最佳二次衬砌支护时间。同时从初支二衬间的应力角度对膨胀性软岩进行了持续监测,表明了膨胀性软岩隧道段防治方案达到了预期目标。从致灾机制来分析隧道建设,可以更好地为工程决策服务。     

铁路隧道施工主动控制变形技术研究与实践

针对隧道施工中对加固围岩、充分发挥围岩自身承载能力方面重视不够,致使隧道开挖分部较多、工效低以及软弱围岩发生大变形等问题,通过对煤矿行业主动控制变形、国内外主动控制变形技术进行调研和部分铁路隧道施工实践、研究,得出如下结论： 在隧道施工中主动控制围岩变形,可充分发挥、调动围岩的自承载作用;采用主动控制围岩变形技术,可实现软弱围岩大断面机械化快速施工,解决超大断面设计施工技术难题,有效控制高地应力软岩隧道变形,避免大变形的发生; 锚杆、锚索以及注浆加固地层等是主动控制围岩变形的关键技术措施,必须配置大型机械设备,掌握成套施工工艺,确保锚固的及时性和有效性。     

SPSS软件在隧道围岩监控量测数据分析中的应用

为了保证隧道工程的安全施工,并为围岩稳定性评价提供较为可靠的数据预测,应用数据挖掘软件SPSS对研究区隧道监测断面的数据资料进行了分析得出:隧道围岩接触压力、位移及时间等监测值之间存在着显著的相关关系;通过对隧道围岩各项监测值进行的回归分析,得到了各监测值即围岩压力、位移与监测时间之间的非线性回归方程,在此基础上,对隧道围岩稳定性进行了评价。证实SPSS软件在分析隧道围岩监测数据方面具有较高的预测精度,可用来指导隧道的设计与施工。     

考虑水影响的关角隧道断层区围岩亚分级研究

在断裂构造发育区段围岩情况变化频繁,如何根据现场揭露的围岩情况采取相应的支护措施防止坍塌和大变形是这类区段施工的难点。以关角隧道断层区隧道施工为研究对象,对有水和无水条件下的支护结构受力进行了计算。计算结果表明围岩越差,在有水和无水时,衬砌内力相差越大,即恶化越严重。结合该工区围岩特征、受断层影响情况和地下水发育情况将关角隧道断层区围岩等级划分为Ⅳ1、Ⅳ2、Ⅴ1、Ⅴ2级,提出了相应的现场定性判别标准。为了应对断层区围岩可能发生坍塌、大变形,同时应对的工法转换带来的设备、工序变化,加快断层破碎带区段的施工进度,结合断层区围岩亚分级提出对应的开挖方法为上下台阶和上下台阶预留核心土法。     

龙潭隧道高地应力炭质页岩大变形整治施工技术

结合龙潭隧道施工实践,详细介绍了隧道开挖支护、监控量测、围岩注浆、临时支护等施工技术。实践证明:采用动态设计方法,利用监控量测手段并及时调整支护类型,能够有效确保隧道施工安全和工程质量。