高铁隧道穿越断层破碎带施工方法及稳定性分析

针对新建福州—厦门高速(350 km/h)铁路碧峰寺隧道穿越F7断层破碎带施工潜在的地质灾害,提出隧道采用三台阶临时仰拱、超前帷幕注浆、弱爆破、早封闭、勤量测的联合施工方法穿越断层破碎带,利用有限差分程序建立了三维数值计算模型,研究了施作和未施作超前注浆预加固作用下隧道施工破碎带围岩的稳定性。研究表明:预注浆加固措施作用下,断层破碎带隧道施工围岩最大变形量降低了137.8 mm,达到了设计的预留变形量,拱顶和拱脚附近应力集中明显减弱,改善了围岩的稳定性,提出的施工方法对破碎带围岩扰动小;结合现场施工监测数据,验证了这种断层破碎带联合施工方法的可行性和适用性;最终隧道施工成功穿越了断层破碎带,保障了工期和施工安全,能为类似工程提供借鉴意义。     

高地应力断层破碎带衬砌力学特性对比与分析

以高地应力区某穿越断层破碎带隧道为工程依托,通过三维数值模拟来分析随着掌子面推进过程中的围岩空间应力场的状态及其变化趋势。首先,根据弹性衬砌模型计算结果判断衬砌结构是否还处于弹性状态;其次,按照弹塑性衬砌模型进行某穿越高地应力断层破碎带隧道三维数值模拟。计算结果表明:高地应力区穿越断层破碎带隧道三维数值模拟应该采用弹塑性衬砌结构;弹性计算模型与摩尔—伦计算模型分别计算所得衬砌结构关键点位移量差别较大,弹性衬砌模型计算得到关键点位移均小于摩尔—库伦衬砌模型所得到的量值,且约为摩尔—库伦模型计算所得量值的50%;拱顶和拱腰主应力波动范围在掌子面通过z=-50 m平面前0.5B(B为隧道宽度)和通过后1.5B范围,墙脚主应力波动范围在掌子面通过前1B和通过后0.5B范围;弹塑性衬砌计算的主应力较弹性衬砌计算的主应力大;揭示了某穿越高地应力断层破碎带隧道衬砌的破坏形式与潜在破坏面。     

穿越多断层破碎带隧道自适应结构走滑错动特性研究

在活动断裂构造带地区,断层运动往往是沿断层带发生,自活动盘到破碎带错动位移表现出逐级传递的特征,因此穿越活动断裂带的隧道结构应力、变形特征也受到断层错动形式的影响。依托西部高烈度区某穿越大型活动断裂带的公路隧道工程,通过数值模拟分析穿越多断层隧道结构在断层多级走滑错动下的位移、应力响应规律,得出隧道结构纵向基于多断层蠕滑错动的影响分区;建立基于柔性初支、刚性二衬和节段铰接的穿越蠕滑断层隧道自适应结构,探究在错动区和缓冲区内设置隧道自适应结构的抗错性能。研究表明：隧道围岩性质的差异是影响穿越断层破碎带隧道结构变形和应力的最重要因素,隧道自适应结构在蠕滑错动过程中,柔性初支能够吸收部分围岩传递至隧道结构的变形,柔性接头的剪切变形和衬砌节段的刚性转动能够承担较大的位错,随着隧道衬砌节段长度的减小、接头数量的增加,各个接头的剪切变形角和衬砌节段偏转角都将减小,大幅提升结构的抗错安全性。     

小净距大断面偏压隧道围岩稳定性分析

以港珠澳大桥工程连接线上的南湾隧道工程为背景,对穿越断层破碎带的小净距大断面偏压隧道台阶法施工过程进行了数值模拟,分析了隧道拱顶沉降、围岩水平收敛变化规律,并与实测结果进行了对比。研究结果表明:数值模拟结果与实测结果在大小和规律上均吻合,围岩沉降及水平收敛主要集中在上台阶开挖时,隧道围岩应力随着施工逐渐变大;隧道开挖对临空一侧的左洞围岩稳定性影响小于靠山体一侧的右洞。施工实践证明台阶法可以用于小净距大断面偏压隧道的设计和施工中。     

川藏铁路藏中隧道胜利贯通

正51月14日,川藏铁路拉萨至林芝段藏中隧道胜利贯通。藏中隧道全长1 048 m,于2016年3月开始施工。该隧道处在雅鲁藏布江附近的地质断裂带上,穿越多处特殊地质段,水文地质条件复杂,隧道埋深浅,围岩破碎,极易造成隧道变形,施工难度大,安全风险高。在施工过程中,承担施工任务的中国中铁九局集团川藏铁路拉林段项目部针对该隧道地质与原设计变化大的实     

隧道穿越崩塌高风险高陡边坡的稳定性分析

针对雅砻江卡拉—杨房沟水电站交通专用公路施工中的隧道,穿越崩塌高风险区高陡边坡的稳定与结构安全等问题,借鉴以往的边坡研究成果并结合现场实际情况,对卡杨公路高陡边坡隧道施工前的整体稳定性进行了分析。找出边坡最危险滑面并计算出最小安全系数,分析了在山体中不同空间位置布设隧道时隧道围岩与边坡岩体变形及应力变化特征。结果表明:当隧道洞口偏压穿越边坡时,隧道及边坡变形均比较大,隧道围岩及边坡岩体应力会出现不对称现象,最好在隧道施工前采取一定的加固措施。当隧道正常穿越边坡,不存在偏压时,岩体应力及变形基本正常。     

基于均匀化方法的破碎千枚岩隧道稳定性分析

隧道穿越高地应力破碎千枚岩段时,容易造成围岩压力和能量的释放,导致隧道支护结构产生大变形破坏。当前的隧道围岩稳定性分析多将围岩与支护结构分开研究,分别求解特征曲线,但是锚杆注浆支护的原理是增强围岩的强度,与围岩成为一个整体共同承载地应力,不能单独作为支护结构考虑。以兰州-张掖三四线铁路XQ2标段新乌鞘岭隧道为研究背景,通过均匀化方法对锚杆注浆加固下的隧道围岩进行等效化处理,并基于约束-收敛理论计算出等效围岩特征曲线及支护特征曲线。结果表明,原支护结构强度不能有效地控制围岩变形,将隧道稳定性分析结果与现场监测数据进行对比,发现新方法能够很好地反映工程实际情况,为锚注加固作用下的破碎千枚岩隧道稳定性分析提供一种相对简便的定量计算方法。     

喀拉萨依隧道断层破碎带综合监测技术研究

断层破碎带是隧道工程中难度大、极容易出现事故的地段。本文结合新疆喀拉萨依隧道工程,运用综合超前地质预报技术对该隧道F7断层破碎带区域地质特征进行了精度较高的地质预报,并制定了相应的开挖支护方案。同时,对该断层破碎带施工过程中围岩变形、拱顶下沉等进行量测和数据分析,并将分析结果及时反馈于施工过程,最终实现喀拉萨依隧道安全、快速穿越该断层破碎带。其成果可以为隧道穿越类似断层破碎带的设计施工提供参考。     

“四极三高”地质隧道施工关键技术与创新

目前对集穿越活动断裂带、高地应力、高地质灾害风险、软弱破碎岩性、地下水丰富等于一体的“四极三高”地质隧道施工技术研究较少。结合穿越岷江活动断裂带的成兰铁路“四极三高”红桥关隧道工程,针对其施工时极易发生变形侵限、钢拱架扭曲断裂、初支结构严重破坏,研发了长短锚杆与纵环向等刚度拱架组合体系、微三台阶上部预留大核心土的隧道开挖方法,加快了隧道施工进度以及初支结构封闭成环,有效控制了隧道大变形的发生;针对活动断裂带隧道错动大、震后结构损伤大的特点,研发了隧道穿越活动断裂带不等长多节段圆形衬砌结构体系,有效地增强了隧道结构的抗错动能力;研发了活动断裂带宽变形缝隧道结构防排水体系,解决了活动断裂带隧道渗漏水难题。这些创新技术的应用,实现了隧道安全快速掘进,可供类似工程参考。     

隧道穿越水库下断层破碎带帷幕注浆施工技术

通过燕居岭隧道穿越水库下断层破碎带施工实例,系统地介绍了采用帷幕注浆加固围岩的原理、设计、施工方法、施工工艺、浆液调制等,对隧道穿越水库下断层破碎带提出了一种行之有效的施工方法,该方法对同类工程具有借鉴作用。