裂隙岩体中渗流作用对隧道围岩稳定性的影响分析

隧道穿越节理裂隙发育地质环境时，水压力以及节理裂隙发育程度会对开挖后围岩的稳定性产生影响。以某隧道为工程背景，运用离散元理论，考虑流固耦合作用，分析了水位高度和节理法向刚度对隧道开挖后洞周位移收敛、围岩剪应力及塑性区、支护结构受力的影响。计算结果表明:在一定范围内，水位高度和节理法向刚度越大，围岩塑性区的范围越小，衬砌结构受到的内力越小，隧道越安全。     

大相岭隧道火山岩储水空间特征分析

岩体储水空间包括孔隙和裂隙两大类,火山岩储水空间受到岩性岩相以及构造作用等的影响。本文依托雅泸高速公路泥巴山隧道,从隧址区火山岩岩性岩相、裂隙发育特征等方面对储水空间进行分析,并结合实际开挖对泥巴山隧道涌突水部位进行分析总结。     

火山沉积岩深埋隧道涌突水特征及机理分析——以大相岭深埋特长隧道为例

隧道涌突水是深埋特长隧道开挖中影响巨大的地质灾害,但在勘察设计阶段,对开挖阶段地下水的评价多局限于涌水量的预测,对涌水特征及涌水机理较少涉及,难于对隧道的涌突水灾害进行针对性的预防和处置。以大相岭深埋特长隧道为例,通过火山沉积岩的建造特征以及后期不同构造特征分析,总结了火山岩中深埋特长隧道可能存在的涌水模式:断层控水型集中涌水、岩脉控水型集中涌水、断层控制滞后型涌水以及凝灰岩-柱状节理岩带集中涌水。地下水属于静态储量,具有集中涌出,逐渐衰减的特性。通过工程实例总结,分析了各种涌水模式的致灾机理:对于断层控水型地下水,其受相邻断裂影响,在断裂上盘未必存在集中涌水,在断裂下盘虽然储水量有限,但由于岩体极破碎,存在集中涌泥可能;对于侵入火山岩中的辉绿岩岩脉,由于含有较多的张性裂隙,在隧道开挖过程中,存在集中涌水可能;通常地下水虽然汇集在断层的上盘,但在下盘的开挖过程中,由于应力调整影响和小型断裂影响,地下水会在距离断层一定洞径范围内涌出,形成滞后型涌水;在火山岩柱状节理发育时,当有凝灰岩构成隔水层,以及构造压碎作用,则有产生涌砂可能。     

水文地质试验在隧道工程地质勘察中的应用及涌水量预测

深埋特长隧道的水文地质勘察及涌水量预测是隧道方案设计的重要依据。以拟建的深圳外环高速公路三期工程田头山隧道为例,通过分析隧址区地质构造特征,并结合隧道深孔钻探,在孔内开展抽水试验、水位恢复试验、压水试验,以获取隧址区典型深度段岩体的渗透系数,然后采用降水入渗系数法、裘布依理论式及古德曼经验式对隧道涌水量进行预测及分析;同时综合隧址区工程地质与水文地质特征,分段预测出了隧道的涌水量。通过研究认为,该隧道受节理裂隙发育带、褶皱构造、强烈风化的影响,局部将会形成导水通道,在隧道施工时可能产生涌水;复式向斜轴部是地下水富集区域,是良好的储水构造,开挖后会造成大量地下水涌出。     

兰渝铁路梅岭关隧道地质特征与有害气体防治的探讨

为消除隧道穿越含浅层天然气地层瓦斯给施工带来的安全隐患,对新建兰渝铁路梅岭关隧道所处区域构造位置、地层岩性与浅层天然气构造和储层关系以及天然气储集层的类型、发育特征对隧道的影响等方面进行系统详尽的研究,并通过施工揭示天然气涌出情况和监测分析其涌出规律等提出针对性预防措施,指出浅层气对梅岭关隧道的危害程度。     

裂隙岩体隧道支护受力变形分析及锚杆参数设计建议

隧道穿越节理裂隙发育岩体时,支护形式、参数与节理发育产状密切相关,宜针对性设计,而不是简单的套用规范推荐参数。依托贵州独平高速公路在建隧道工程,通过数值计算分析了不同节理发育程度下结构受力变形特性,结合现场试验及监测提出了锚杆支护参数的设计建议。研究表明,对于独平高度公路控制性隧道工程,Ⅲ、Ⅳ级围岩可采取局部锚杆,V级围岩可取消系统锚杆,但必须施作超前小导管和锁脚锚杆。     

岭角隧道节理裂隙岩层稳定性离散元分析

为了研究不同埋深的破碎岩层对隧道稳定性的影响,以及节理裂隙较软岩层下隧道塌方过程的形态规律,依托岭角隧道工程,分别建立不同埋深破碎岩层下隧道开挖、支护的简化模型,应用离散单元法对岩层张开节理、塑性区及支护结构内力进行分析。结果表明:当破碎岩层分布于隧道拱肩及拱顶位置时,隧道稳定性最差,此时其支护结构上的内力值相对最大;节理裂隙较软岩层下隧道塌方一般经历断面收缩变形、大面积岩体塌落、塌方完成三个形态阶段。     

硬质裂隙灰岩隧道初支受力特征与锚杆动态设计

依托穿越硬质裂隙灰岩段的贵州拉海隧道,在精细化定量描述节理发育特征的基础上,通过室内数值仿真与现场动态监测相结合的方法,研究了锚杆参数对隧道结构安全性的影响规律,得到以下结论:1隧道穿越硬质裂隙灰岩地层时,施作锚喷支护可明显提高围岩稳定性与自承能力;2从经济、安全角度考虑,拉海隧道最优方案为环向布设范围120°、径向长度2.0m,加密、加长锚杆对围岩稳定性的提高作用并不明显。     

大直径水底盾构隧道不良地质段及疑似溶洞探测技术的应用

为探明江中盾构段存在的岩溶、裂隙发育带、岩层不整合面等不良地质情况,通过对4种物探方法的场地适应性试验,最终采用水域高密度电阻率法、高频大地电磁法及地震反射波法对过江隧道掘进区域内的不良地质体的赋存情况进行探查.通过对3种物探方法比对分析,基本查明了测区内岩土层的分布情况,查清了裂隙密集带、局部岩体节理裂隙发育区及溶洞可能发育区等不良地质体的分布位置,达到了预期目的.     

大直径水底盾构隧道不良地质段及疑似溶洞探测技术的应用

为探明江中盾构段存在的岩溶、裂隙发育带、岩层不整合面等不良地质情况,通过对4种物探方法的场地适应性试验,最终采用水域高密度电阻率法、高频大地电磁法及地震反射波法对过江隧道掘进区域内的不良地质体的赋存情况进行探查。通过对3种物探方法比对分析,基本查明了测区内岩土层的分布情况,查清了裂隙密集带、局部岩体节理裂隙发育区及溶洞可能发育区等不良地质体的分布位置,达到了预期目的。     

隧道近距大节理硬脆性围岩破裂机理

为揭示近距大节理硬脆性隧道围岩的破裂机理,采用含天然节理的流纹岩开展双轴压缩试验,获得围岩应力分布特征及渐进破裂过程。PFC2D离散元颗粒流程序模拟了节理围岩和完整围岩在双轴压缩作用下的变形及破裂特征,并与室内试验结果进行对比分析。研究结果表明：双轴压缩作用下,含天然节理的隧道试样表现出显著的脆性破坏特征,节理面起裂发生滑移错动,拱顶和底板围岩逐渐拉裂,宏观破裂面穿过大节理并向隧道拱脚、边墙和试样边界扩展,造成试样的最终失稳破坏;PFC2D数值模拟结果显示,大节理面附近裂隙集中发育,并迅速扩展形成与节理大角度相交的破裂面,试样峰前破裂过程短暂,峰后裂隙加速扩展而承载力急剧下降,数值模拟与试验结果吻合;近距隧道大节理显著影响硬脆性围岩的破裂模式,大节理的剪切滑移引发试样的宏观破裂,靠近大节理的拱脚十分破碎,而边墙则形成“V”形破碎区。研究成果为节理隧道围岩的支护设计和防灾减灾提供参考。     

黄土高原地区黄土洞穴的成因研究

通过野外调查统计手段对黄土高原黄土洞穴的成因进行了研究。结果表明：黄土洞穴形成的控制因素主要包括地层厚度、土性、构造、地形地貌以及水文地质和气候条件等,其中黄土地层的土性、厚度及其空间组合形式和形态构成了形成黄土洞穴的物质基础。不同深度的黄土洞穴,其形成的主控因素不同,表层黄土洞穴多为生物成因,浅层黄土洞穴主要与黄土地层抗水蚀能力的垂直分异以及浅层的各种节理裂隙有关,中层黄土洞穴主要与节理裂隙有关。深层及极深层黄土洞穴与构造节理直接相关。     

基于块体理论进行隧道轴线走向优化的研究

首先介绍了块体理论的基本原理和裂隙岩体结构面随机统计分析方法,并对遗传算法提出了改进措施。进而结合3座隧道围岩的裂隙结构面特征参数值统计,运用关键块体理论和赤平投影解析法,模拟和分析了3组典型节理结构面下隧道在不同走向时关键块体的位置、大小及稳定性发生的变化,并与实际调查情况进行了对比分析,最后运用改进的遗传算法编程,推算出节理结构面在特征区间内隧道轴线的最优走向。研究结果表明,借助关键块体理论及改进的遗传算法进行隧道轴线走向的优化是经济可行的。     

节理发育岩体大跨公路隧道锚杆支护参数研究

针对节理发育岩体的单洞三车道大跨公路隧道,以宁波将军山隧道为工程背景,通过离散元手段考虑岩体的非连续力学行为,分析锚杆环向布置范围、环向间距、径向长度对隧道围岩稳定性及支护结构受力的影响,以围岩变形、塑性区、锚杆轴力为评价基准,得到较优的锚杆支护方案。结果表明,Ⅴ级围岩节理发育岩体隧道拱顶超前注浆环向布置210°、间距1.0m、长度4.0m的系统锚杆支护较合理。     

超细水泥注浆在青岛地铁隧道初期支护渗漏水治理中的试验研究

微裂隙型渗漏水是城市地铁隧道建设中经常遇到的工程问题,由于岩体裂隙网络发育空间的不均一性及裂隙尺寸微小导致的可注性差,其治理难度较大。针对青岛地铁二号线花岗岩地层微裂隙型渗漏水,通过工程地质与水文地质分析总结该类型渗漏水的治理难点,通过现场试验手段优选注浆材料,对比注浆效果与P-Q-t曲线,最终优选出800目超细水泥作为最佳注浆材料;提出孔口止浆与止浆塞止浆2种孔口管封闭工艺,并针对该类型渗漏水治理提出了止浆深度及注浆终压选择方法。通过工程对比与理论分析,确定了适用于青岛地铁隧道微裂隙型渗漏水的钻孔布置方法及注浆参数。研究成果成功应用于青岛地铁隧道渗漏水治理工程中,取得了良好的治理效果,可为类似工程提供借鉴。     

桦木沟隧道围岩偏压稳定性研究

赛果高速公路隧道工程是新疆地区首次出现的长大高速公路隧道,具有地质环境条件复杂、岩层节理裂隙发育、风化严重、围岩变形大和自稳时间短等特点。通过严格采用新奥法施工,根据监控量测及时进行设计变更并调整初期支护参数和施工工艺,确保了各条隧道的安全和经济施工。针对其中的偏压隧道———桦木沟隧道,通过地表下沉和数值模拟分析了偏压隧道围岩的变形特征以及稳定性状态,并对隧道偏压的影响因素进行了分析,给出了预防和治理措施,对相类似隧道的设计与施工具有参考价值。     

火山熔岩区不良地质特征及工程分类

火山喷发的岩浆在地表运动过程中,形成了特有的火山熔岩台地地貌、柱状节理、似层状构造以及地下熔洞、熔岩隧道发育,对高速公路的建设带来很多隐患。通过海南琼北火山熔岩地区的地质调绘,得出了火山熔岩区不良地质表现形式及主要工程特征。基于熔岩区公路路基工程病害成因分析,建立了熔岩不良地质特征的单因素工程分类及综合工程分类,对于路基的稳定性评价和工程处治十分必要。     

节理对泥岩隧道稳定性影响分析

基于施工中常见的多节理岩体隧道开挖,通过数值模拟分析开挖后围岩塑性区分布,初支收敛位移、竖向位移分布特征,压剪应力以及初支塑性破坏区随节理力学参数及节理倾角的变化特征,研究节理对泥岩隧道稳定性的影响,结论如下:水平节理使拱顶及仰拱周边围岩的塑性区增大,相同节理力学参数,在节理倾角为15°、75°及90°时塑性区范围较大;收敛位移峰值多出现在拱脚或边墙处,竖向位移绝对值峰值均在拱顶,水平节理可在边墙施作锁脚锚管进行竖向位移控制,其他节理倾角软弱夹层工况,还需在锁脚锚管中注浆加固洞周岩体;各工况衬砌均是全环受压,且衬砌净空侧压应力大于围岩侧,衬砌塑性破坏受压剪应力控制。相同节理力学参数,在节理倾角为45°时压剪应力最小,在节理倾角为75°时压剪应力最大。     

节理岩体隧道的稳定性分析及破坏机理

以往只有位移,应力,尺寸和塑性区分布在分析节理岩体隧道的稳定性时考虑。这样,既不可以明确发现破坏面的位置和范围,也不能得到的安全系数量化标准。定量分析节理岩体隧道稳定性模型试验与数值分析在本文得出了研究。通过使用有限元强度折减法计算破坏状态和节理岩体隧道的安全系数。结果表明,联合倾角对破坏面的位置产生更大的影响。如果α＝0°时,破坏面对称分布在两侧;如果α＝30°和45°,滑动面旋转节随理倾角的变化,并相应地分布在节理的上下部分;如果α≥60°,破坏面转移到底部。特别地,如果α＝90°时,可形成拱顶的中间破坏面。安全系数结果表明,安全系数降低了不同程度的节理岩体隧道同质隧道,但节理倾角对安全系数的影响不大相比。节理间距和强度的降低,安全系数降低。     

岩层倾角与隧道走向间关系对大断面隧道围岩稳定性的影响

针对大断面隧道拱顶围岩的稳定性,运用普氏理论确定大断面隧道拱顶围岩平衡拱高度,获得支护结构拱顶荷栽计算依据,通过分析隧道不同走向条件下岩层节理倾角护对顶平衡拱内层状围岩应力状态的影响,研究θ对隧道拱顶围岩稳定性的影响。结果显示,岩层呈水平产状时,隧道内拱顶围岩易发生掉块,隧道不同走向对隧道内应力重分布无差异性影响;岩层倾斜、隧道走向与岩层走向相同时,拱顶围岩的稳定性随口增大而减小;隧道走向与岩层走向垂直时,拱顸围岩的稳定性随口增大而增大;上三角组合节理条件下开挖隧道,拱顶裂隙呈闭合状态,褶曲轴面下固岩需加强支护;倒三角组合节理情况下,拱顶裂隙呈张开状态,拱顶易发生小型掉块。