公路隧道塌方的预防与处治

0引言 在公路隧道施工过程中,掌子面的掘进会破坏岩体的平衡体系。在围岩自稳和支护能力不足时,会发生掌子面失稳、拱顶围岩塌落、隧道侧壁滑动变形,甚至冒顶等工程事故,这些不良事故称为隧道塌方。塌方是隧道施工中较为常见的典型事故,具有成因复杂、危害巨大、不易处治等特点。     

将军山隧道节理特征对围岩稳定性的影响及锚杆支护机理研究

节理岩体隧道破坏与节理属性密切相关。文中依托将军山大跨隧道,分析节理特征对隧道围岩稳定性的影响,阐述节理岩体隧道围岩失稳机理和锚杆支护机理,提出节理岩体隧道锚杆支护设计建议。结果表明,块体塌落区分布在两组节理与隧道相切形成的三角区,为围岩失稳关键区域;节理张开区、剪切滑移区由拱腰延伸到拱脚、拱肩,向围岩深部发展,呈蝶形分布,为围岩失稳潜在区域;节理岩体失稳机理为开挖应力平衡打破—应力降低区出现—节理面剪切滑移—节理面张开—块体塌落;节理岩体锚杆作用机制为对节理面施加法向应力以增加节理面摩擦阻力、锚杆轴力提供抗滑力、锚杆抗剪能力限制节理面相互错动。     

软弱隧道围岩拱顶塌方模型试验及其数值模拟

在软弱岩体中修建隧道,塌方是常见的事故之一,严重威胁施工人员安全、阻碍施工进度,从而增加工程投资成本。以Ⅳ级围岩为研究对象,采用模型试验和数值模拟手段对软弱岩体拱顶塌方破坏机理开展了研究,并得出结论,隧道开挖后,软弱围岩塌落破坏成拱,表明围岩具有一定的自承能力;随着隧道开挖的进行,围岩应力重分布呈现出阶段性特征,拱顶上方约一倍洞径高度范围内的围岩受扰动明显,是施工应重点加强支护的区域;隧道塌方破坏会引起地层的位移,故在施工中应对地层活动进行实时监控量测,并以此为依据反馈指导设计和施工。     

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。     

山岭隧道浅埋偏压段塌方冒顶分析及工法优化

为防止浅埋偏压隧道冒顶塌方引起隧道二次破坏以及预防隧道施工中再次出现塌方冒顶状况。以某小净距浅埋偏压隧道塌方冒顶处为研究对象,通过现场监测数据及数值模拟手段对隧道塌方冒顶过程进行了分析,隧道围岩性质差,隧道施工过程中出现超挖现象及不合理的施工工法是造成本次冒顶塌方事故的主要原因;出现塌方冒顶前隧道附近拱顶沉降会出现骤增现象,及时地监控量测可避免出现人员伤亡;隧道出现塌方冒顶时,隧道塑性区主要出现在掌子面处及隧道拱顶上方,且隧道拱顶上方塑性区已贯通至地表,隧道拱顶、拱脚处出现应力集中现象;根据隧道围岩位移场、应力场以及塑性区的分析结果,对浅埋偏压隧道塌方冒顶提出相应的治理方案和预防措施。     

Unwedge程序在隧道围岩块体稳定性及敏感性分析中的应用

岩层被不同的结构面切割,在进行隧道开挖时,临空面与结构面组合,可形成不稳定结构体,使岩块变得可动。该文应用基于块体理论开发的Unwedge程序,较好地预测了某水工隧道围岩块体的稳定性,为隧道的开挖提供了建议。通过对影响隧道围岩稳定性因素的敏感性分析,得出在众多因素中,结构面内摩擦角、粘聚力及地下水位的影响较大;此外还得出了隧道轴线走向、倾角与隧道围岩稳定性关系曲线图,对隧道选线具有实际指导意义。     

砂卵石地层中公路隧道围岩变形及破坏特征研究

公路隧道围岩的变形及破坏是影响公路工程安全的重要因素。针对砂卵石地层中公路隧道围岩的变形特性,理论上分析了其形成的原因和破坏的机理。其次,结合有限元模型分析了不同含水率的砂卵石地层对隧道围岩的变形影响。研究表明:随着隧道的开挖,隧道围岩会逐步的向隧道四周入侵,最终隧道的拱顶会形成塌落拱;砂卵石地层的含水率的增加,隧道围岩塌落拱的高度也在增加,天然含水率、4%含水率、6%含水率和饱和含水率的塌落拱高度分别为2. 3、2. 8、5. 3和8. 3 m。说明隧道在开挖的过程中,隧道围岩的侵入程度与含水率呈正相关。     

公路隧道冲沟浅埋段塌方灾害的数值模拟研究

高速公路冲沟浅埋段通常地质环境复杂,围岩条件差,开挖过程极易发生塌方灾害。通过对福建漳永高速公路仁竹山隧道冲沟段塌方灾害的分析,得到了该隧道塌方的具体类型,并对塌方的发生规模及基本特征进行了研究。在此基础上,采用FLAC3D有限差分软件建立仁竹山隧道的地质力学模型,对隧道塌方灾害的发生机制进行了数值计算,重点分析隧道开挖经过冲沟浅埋段时,围岩位移、应力和塑性发展情况,计算结果与实际塌方过程基本吻合。研究成果可为今后类似工程灾害的规避提供参考。     

公路浅埋土质隧道塌方原因分析

某隧道由于地质条件差、傍山浅埋、覆盖层薄、围岩变化复杂,在开挖施工过程中发生大规模塌方,塌方量达11000m3,文中分析了该隧道的塌方原因,介绍了塌方处理技术及经验。     

隧道塌方发生机理的研究

文章结合马垭口隧道隧段YK34+645.5～+670.5在施工中发生了塌方事故。通过分析现场监控量测数据,分析塌方形成过程中围岩的变形特征及初期支护的受力情况,采用FLAC软件对典型断面进行数值模拟计算,通过对数值模拟的结果进行了综合分析,探讨出导致此次塌方事故的关键原因。最终得出此类地质条件下影响隧道结构安全性的关键因素,为今后类似工程提拱参考。     

隧道斜井施工方法

以包家山隧道3号斜井和秦岭1号隧道斜井工程为例,对斜井的正井法与反井法作了阐述,重点介绍反井法中排碴导洞的开挖方法、出碴方式、出碴设备、滑碴风险预防、通风方式、风管防护等内容。通过工程实践表明：1）正井法施工斜井是目前公路隧道施工斜井广泛采用的方法,一般是为增加开挖工作面而设,可提高施工效率,缩短工期;2）反井法施工斜井是为隧道的运营通风而设,施工难度较大,对于施工机械设备的配套要求较高,故在条件许可的情况下,一般应采用施工方法成熟、安全的正井法。     

公路隧道通风竖井硬岩爆破技术

秦岭隧道2号竖井地层岩性主要为坚硬混合片麻岩,施工难度大。通过对钻眼机具、掏槽形式、爆破参数和起爆方式进行分析研究和工程实践,确定了合适的竖井硬岩爆破技术,取得了良好的爆破效果,加快了施工速度。     

大面积楔形掏槽爆破技术在公路隧道施工中的应用

主要介绍陕西秦岭终南山特长公路隧道施工中,为改善爆破效果,加快隧道掘进速度,在中、硬岩爆破实践中,在传统的楔形掏槽技术的基础上,成功地采用大面积深孔楔形掏槽技术,达到了很好的效果。     

机械化配套在秦岭公路隧道2号竖井施工中的应用

叫针对秦岭公路隧道2号竖井井筒深、岩石硬、直径大、交通不便以及工期紧等特点,提出了进行机械化配套对快速安全施工的重要性;采用合理的机械化设备配套方案和维修制度,做到了打眼配套、出矸配套、喷射混凝土配套,取得了连续数月掘进尺超过50m的好成绩。实践表明：机械化配套的应用具有良好的经济和社会效益。     

长大公路隧道开挖和初期支护施工及质量控制技术

通过对西（安）-汉（中）高速公路秦岭特长隧道群的开挖及初期支护施工技术的总结与分析,提出特长公路隧道光面爆破技术、初期支护施工等方面的质量控制措施,同时根据实际施工情况,介绍了山区高等级公路隧道开挖、初期支护设计和施工方法及质量控制的有关建议。     

基于道路环境因素的公路隧道交通事故预测

为提高公路隧道交通事故预测准确率,以西汉高速秦岭某隧道群的496起交通事故作为研究对象,对影响公路隧道交通事故预测的道路环境因素进行相关性分析,针对不同预测类别选定具有显著影响的主要变量,通过贝叶斯模型、随机森林模型、BP神经网络模型和支持向量机模型分别对公路隧道交通事故形态、严重程度、伤亡情况和持续时间进行预测,根据准确率和稳定性确定出最优预测模型。研究结果表明： 1）随机森林模型在预测公路隧道交通事故形态时最为可靠,准确率约为84%; 2）在对公路隧道交通事故严重程度和伤亡情况进行预测时可优先考虑贝叶斯模型,其对重大或特大事故的预测准确率高达50%; 3）选择随机森林模型作为公路隧道交通事故持续时间的预测模型,绝对误差为20 min时模型准确率将超过70%。     

单井送排风式竖井衬砌滑模施工技术

通过对秦岭终南山特长公路隧道竖井施工影响因素的综合分析,确定采用单竖井两分隔的竖井方案。运用双半圆滑模一次施工的方法．成功解决了大直径、深竖井中的一系列技术难题。本文简要介绍了单井送排风式竖井的滑模施工工艺,旨在结合其具体施工,探讨通风竖井的设计及施工问题,为今后特长公路隧道通风竖井的修建提供有益参考。     

秦岭终南山特长公路隧道设计特点

简要介绍秦岭终南山公路隧道在设计上解决特长隧道所遇到的一些难题和困难的想法和理念,把选线、利用铁路隧道、通风、防灾救援、照明供配电、环保、监控、科学咨询等方面的设计特色和特点提供给同行们,以供借鉴和参考。     

秦岭终南山特长公路隧道火灾模式下的通风组织试验方案研究

介绍了秦岭终南山特长公路隧道火灾模式下通风组织试验的试验方案。     

注浆法在公路饱和黄土隧道塌陷区的应用

分析了某黄土隧道塌方的原因,阐述了该隧道塌方综合处治技术和相关的防水、排水措施,采用水泥—水玻璃双液注浆法对其进行加固。监测结果表明:处治后塌方段周边相对位移已处于稳定状态。满足公路隧道施工技术规范要求,说明所采取的综合处治技术措施是有效的方法。