富水岩溶隧道围岩软化效应分析及整治措施研究

当隧道穿越富水岩溶地层时,易诱发地表塌陷、拱顶掉块等地质灾害,文中采用室内试验方法研究富水岩溶隧道“水-岩”软化效应,探讨干燥、天然、饱和3种含水状态下围岩的强度衰减规律。结果表明,地下水软化效应是导致隧道围岩强度降低,进而诱发大变形地质灾害的主要因素。随着岩石含水量逐渐增加,围岩遇水软化后强度衰减率呈折线形分布。经现场实践证明,采用“超前预注浆+径向防渗注浆”的全帷幕注浆处治技术,可有效封堵岩溶水,达到整治富水岩溶隧道大变形灾害的目的。     

浅谈隧道仰拱底鼓处理

石林隧道是一座长大隧道,是永宁高速的重点控制性工程,具有地质条件复杂、施工难度大,技术要求高等特点。本文通过对隧道仰拱底鼓处理探讨,提出妥善处理措施。     

大断面隧道仰拱底鼓破坏模式

仰拱作为隧道重要的组成部分,其底鼓变形是影响路面及轨道平顺性的关键因素,与车辆的安全运行息息相关,为确定大断面隧道仰拱底鼓的基本破坏模式,弄清仰拱底鼓产生机理,采用室内模型试验与扩展有限元数值模拟相结合的方法,对不同加载模式下仰拱底鼓的基本破坏模式进行研究,将试验结果与扩展有限元结果进行比较,验证试验中破坏模式的准确性。将围岩压力分为底部受力占优,侧面受力占优以及底部和侧面受力同时占优3种情况,以确保模型试验加载方式的可靠性,并对其破坏机理进行分析。研究结果表明：大断面隧道仰拱底鼓破坏的基本模式可以分为U-W形破坏、U-LJ形破坏以及U-H形破坏3种;U-W形底鼓时仰拱底部承受较大的顶升力,引起仰拱隆起变形,以仰拱中心受弯破坏为主,仰拱两侧拱腰处与上部衬砌相连,对其隆起有一定的阻碍作用,导致中心部位隆起速度明显高于两侧,最终形成W形的破坏形态;U-LJ形破坏时仰拱承受较大的水平轴力,导致仰拱出现剪切破坏,最终形成W形的破坏形态;U-H形破坏时仰拱在底部和侧面荷载的挤压下,仰拱与边墙的连接部位受剪破坏,无法有效传递轴力,最终导致仰拱与边墙脱开;仰拱中心以及仰拱与边墙连接部位为仰拱的易损薄弱位置;研究成果可为隧道仰拱结构的设计和施工提供理论依据,对保证隧道的安全运营具有重要意义。     

高速公路隧道仰拱底鼓破坏机理分析及处治措施

针对某高速公路隧道仰拱底鼓破坏、二次衬砌变形开裂病害情况,通过现场调查、破损检测等手段查明隧道病害发生原因,并对隧道仰拱底鼓破坏机理进行了分析,提出了疏通排水设施、设置水平型钢支撑、钢花管锁脚、环向注浆等措施,有效地控制了病害进一步扩展,对变形破坏段仰拱及二次衬砌进行拆换,成功地治理了隧道仰拱底鼓破坏病害。     

红外探测技术在岩溶富水公路隧道中的应用

对于隧道施工,超前地质预报是非常重要的环节,尤其在岩溶富水地段,探测水的存在与分布不仅关系到隧道施工的效率、工期等,更会直接关系到人身安全。针对红外探水的基本原理以及特点做了简单地说明,并对本工程中运用的HY-304红外探水仪加以介绍说明。然后针对本次红外探测的成果,通过与现场开挖揭露的情况进行了对比已达到验证预报的结果。结论是：对于岩溶富水区隧道中含水体,红外探水技术预报准确度较高,适合用于岩溶富水地质下的隧道开挖面前方地下水的超前探测预报。     

地震波反射法在隧道岩溶富水区的预报研究

介绍了地震波反射法(TSP)的技术原理、工作方法及数据处理;将该方法用于某隧道工程岩溶富水区的地质预报,结果表明该技术测试距离远、测试效果好,能立体直观地反映前方异常体大小、规模和特性。     

岩溶富水隧道Ⅴ级围岩段涌水及注浆加固圈研究

吉庆隧道是龙琅(涟源市龙塘镇—新化县琅塘镇)高速公路上的富水岩溶隧道,准确预测隧道涌水量对于采取合理的防排水措施及开挖方法十分重要。文中对该隧道中富水的Ⅴ级围岩段涌水量进行分析和预测,根据涌水量大小、围岩承载能力等确定注浆加固圈厚度,为隧道防排水设计、围岩注浆加固及施工提供技术支持。     

岩溶富水区铁路隧道加厚底板结构施工力学行为研究

为研究岩溶富水区加厚底板+隧底大水沟的新型衬砌结构在开挖过程中的力学行为,利用大型商业有限元软件对中心水沟的开挖工况进行分析计算。结果表明： 1）拱脚以上设置初期支护但底板不封闭时,中心管沟距离掌子面下台阶15 m情况下, Ⅳa型衬砌段和Ⅴa型衬砌段开挖过程中隧道混凝土接近正常使用极限状态,隧道收敛及沉降值均在规范允许范围内,但隧道基底隆起量及塑性区较大; 2）中心管沟每循环开挖长度对隧道变形、基底隆起量及塑性区分布影响较小,隧道封闭时间滞后是主要影响因素; 3）中心水沟与掌子面下台阶距离最大取15 m, 2种衬砌段中心水沟每循环开挖长度取5 m; 4）Ⅴa型衬砌段采用临时支撑约束拱脚水平变形或者对隧底地基进行锚索+注浆加固。     

联金隧道底鼓病害的处理

对双永高速公路联金隧道底鼓病害的成因进行探讨,提出了病害处理措施。通过有限元计算对病害及处理措施进行了定性分析,为类似工程病害处理提供经验。     

岩溶隧道结构受力变形特性分析及处置技术研究

该文结合都安至巴马高速公路弄莫岩溶隧道施工过程,利用Midas-GTS有限元计算软件对侧部含有溶洞的隧道围岩及处置结构的稳定性进行数值模拟研究,分析隧道开挖对围岩和支护结构受力变形特性的影响,探究偏压墙和树根桩方式处理岩溶隧道的处置效果。结果表明:隧道开挖过程中,隧道底部围岩、复合地基顶部、桩基顶部均出现隆起;偏压墙靠近溶洞附近部位的水平位移变化速率较大,偏压墙最大压应力出现在左上角位置,隧道开挖时应对该部位的稳定性给予特别重视;隧道开挖完成之后,处置结构和周边围岩的位移和应力都趋于稳定,偏压墙和树根桩处置方案具有良好的效果。     

隧道岩溶地段施工对策

岩溶是碳酸盐类岩石(主要是石灰岩、白云岩),在漫长的地质年代里,受地表水和地下水的作用以溶蚀为主的地质作用所产生的。文章对隧道穿越岩溶地段的施工方案及处理措施进行了探讨。     

超前预注浆技术在高压富水岩溶隧道中的优化应用

为避免在高压富水岩溶隧道施工过程中发生突水突泥,改善施工环境,加快施工进度,依托我国沿海地区某岩溶隧道,分析原全断面超前注浆加固方案在施工中存在的问题,从开孔设计、注浆材料、注浆参数等方面对原方案进行优化,提出并应用基于上半断面开孔的外堵内固精细化超前注浆技术,结果表明： 1）上半断面开孔方式能避免反复拆装钻孔工作台架,可节约工期4天/循环; 2）基于“一孔多用”和“边注浆边检查”两大原则,后序检查孔可及时检查前序注浆效果,在满足设计要求的前提下,可实现快速开挖; 3）采用硫铝酸盐单液浆,既能确保堵水效果,又能实现快速开挖。通过现场应用,每个注浆循环加快工期61.11%,每延米节约注浆材料47.79%。     

某高速公路隧道仰拱底鼓原因分析及处治方案数值模拟

针对某高速公路隧道仰拱底鼓破坏等病害,从地质因素、支护设计等方面综合分析仰拱底鼓等病害的原因。提出了全面疏通排水设施,采用注浆+锁脚+锚杆加固措施,并运用有限元软件对加固施工过程进行数值模拟,评价处治方案的可行性,为隧道加固提供依据。     

破碎千枚岩隧道富水区段施工及支护方法

千枚岩岩体具有遇水后软化、膨胀、强度降低等特点,有必要探明岩体软化后围岩的应力与应变特征,探究洞室成形后结构的变形及力学行为,寻求该种地层条件下合理的施工及支护方法。以穿越"5.12"地震发震断裂-龙门山断裂的某千枚岩隧道为背景,首先对干燥及地下水富集区域的洞周变形进行归纳总结,并以此为基础对岩体软化后的物理力学参数进行反演分析,表明了地下水的存在极大弱化了岩体的强度、刚度与抗变形能力;而后,通过将隧道变形及结构受力的计算结果与实测值进行对比分析,进而对施工过程中水对千枚岩软化后隧道结构的安全性及围岩稳定性做出评价。研究表明,对于强震区软岩隧道应结合现场实际情况选择预留变形值25～30 cm,位移控制基准30～35 cm,施工工法应在3台阶+预留核心土(台阶间距为1 m)基础上配合以机械方式开挖为主,微爆破方式为辅,支护则应选择强度及刚度大的结构形式,同时增强超前支护并在施工中重视各环节的工艺衔接可有效避免变形坍塌灾害,提高施工效率。     

富水盾构隧道地表固结沉降及控制措施研究

依托某城市富水盾构隧道,通过数值模拟,研究地表沉降控制措施,结果表明：富水地层中地表固结沉降占比较高,计算需考虑渗流。考虑渗流下,结构受力变形有不同程度提高;隧道四周剪切塑性区增大。围岩孔压在拱腰聚集,开挖后地下水指向内空,管片注浆后,地下水沿衬砌背后向下渗流;盾尾注浆会改善盾壳受力及不均匀性。考虑渗流,管片变形及弯矩由拱顶、拱底向拱底（变形）和拱顶（弯矩）转移;增大注浆圈为较实用措施。     

隧底岩溶对围岩稳定性影响分析

采用数值模拟的方法,从应力和位移角度对隧底岩溶对围岩稳定性影响进行了分析.研究成果可为岩溶处治提供技术支持.     

岩溶隧道突泥机制与防治技术研究

为规避和降低岩溶隧道的突泥风险,采用归纳分析方法总结岩溶与隧道的位置关系,基于力学分析方法揭示岩溶隧道的突泥机制和主要影响因素,并以贵都高速公路九条龙隧道突泥现场实例,对突泥事故原因、处理方案和防治措施展开论述。得出以下结论:1)岩溶与隧道的位置关系可划分为隧道周围存在岩溶、隧道整体穿越岩溶和隧道部分穿越岩溶3种类型;2)从宏观和微观2个方面揭示岩溶隧道的突泥机制,其宏观机制是指岩溶隧道不同的突泥类型,其微观机制是指地下水对地层的小尺度物理力学作用;3)针对岩溶隧道不同工程地质特征,应重视工程勘察和隧道施工作业中的超前预报,采用合理的开挖方法和超前支护措施,规范施工作业流程,预防岩溶隧道突泥事故的发生。     

富水地层重叠隧道施工结构及地层变形分析

为解决重叠隧道在富水地层中施工时,开挖应力释放引起地层变形和渗流引起工后变形对隧道结构及周边建筑造成的不利影响,以深圳地铁某区段重叠隧道矿山法施工为背景,采用现场监测的方法对重叠隧道富水地层施工中隧道结构及周边土体的变形规律进行分析。研究表明,下洞施工沉降和工后沉降均较大,下洞变形稳定后施工上洞有利于上洞结构的稳定性,并验证了重叠隧道采用“先下后上”的施工顺序有利于保证结构的整体稳定性。在地下水渗流作用下,重叠隧道中段出现了地表沉降大于拱顶沉降的现象,同时造成下线隧道工后沉降极大,渗流和开挖应力释放是地层变形的主要原因。研究结果对同类地层条件下的重叠隧道施工具有参考价值。     

岩溶地区隧道衬砌受力及变形特征的有限元分析

运用ABAQUS有限元分析软件,结合岩溶地区山岭隧道的工程实例,建立隧道施工过程的三维有限元模型,研究了岩溶地层对隧道围岩和初期支护结构受力和变形的影响。结果表明:在岩溶地区开挖隧道,衬砌拱顶承受较大的应力而边墙部分承受较小的应力;边墙及拱顶均存在下沉现象,且位移呈直线增长趋势,隧道围岩底部存在一定程度的反拱现象。     

强岩溶区隧道施工中隧底最小安全厚度分析研究

岩溶隧道底板以下既有溶洞对隧道施工安全及铁路运营有直接的影响，分析、评价岩溶隧道底板的稳定性是岩溶隧道施工的关键问题之一。采用荷载传递线的概念，提出了岩溶隧道底板最小安全厚度的半定量评价方法；采用弹性理论建立了在岩体按抗拉和抗剪强度准则基础上的岩溶隧道底板岩层的最小安全厚度的理论公式，为施工期岩溶隧道底板安全性评价提供了依据。