锚杆施作时机对炭质千枚岩隧道力学响应影响研究

针对炭质千枚岩隧道施作锚杆时容易剥落掉块并导致局部失稳的问题,对先喷后锚法与传统先锚后喷法进行比较研究。为了分析2种施工方法对围岩与支护体系力学响应的影响,借助三维数值分析手段对洞周位移变化、初期支护结构受力、锚杆受力及围岩的塑性发展进行分析。结果表明,先喷后锚法引起的围岩变形与支护体系应力略大,先锚后喷法对控制围岩变形效果显著,二者均可满足一般工程需要;当对围岩变形控制要求严格时应选用先锚后喷法。     

千枚岩地质条件下隧道平导扩挖快速施工技术

乌鞘岭特长隧道全长20.05km,为亚洲第一长铁路隧道。该工程工期紧、质量要求高、地质复杂、围岩易发生变形、施工难度大,自开工以来引起各方的关注。我公司参与了30号横通道工区左线484m软弱围岩平导扩挖施工,取得了良好效果。对该隧道扩挖快速施工配套技术作一介绍。     

兰渝线两水隧道大变形原因及机理分析

兰渝线两水隧道洞身经过炭质千枚岩、千枚岩等地层，在开挖施工过程中软弱围岩出现了大变形，其变形形式、特征十分复杂。通过对区域地质构造环境，复杂的高地应力及频繁、强烈的地震、围岩结构等方面的综合分析，研究了围岩大变形的机理，以达到控制变形的目的。结果表明:隧道围岩具有松散型、高地应力型及结构变形型的复合特征；大变形是在强烈的地质构造、复杂高地应力的作用下产生的，且与围岩优势结构面、软弱夹层、地下水等因素密切相关。     

高地应力千枚岩大变形隧道支护参数试验研究

乌鞘岭隧道岭脊段由于位于祁连山断褶带内F4-F7断层“挤压构造带”中,地层中储存了较高的初始地应力,当隧道掘进至较软弱的千枚岩地层时,高地应力便通过千枚岩位移而卸载,使得隧道结构位移较大。本文通过收敛量测,对不同支护参数的4个实验段支护效果进行了对比分析,初步得到能有效控制乌鞘岭隧道岭脊段高地应力条件下千枚岩大变形的初期支护参数,指出翼缘较厚的H175型钢能提供较大的早期支护强度,特别是能保证钢拱架水平方向的安全与稳定。运用小直径岩石锚索锚固技术能对支护结构提供较大支护抗力,同时具有先柔后刚、先放后抗控制大变形的性能特征。     

全风化千枚岩、红黏土及其改良土裂隙演化规律

为了充分利用全风化千枚岩与红黏土作为路基填料，设计了红黏土与全风化千枚岩干质量比分别为0：5、1：4、2：3、3：2、4：1、5：0，石灰掺量分别为0、3%、5%和8%的组合改良方案，开展了环刀试样干湿循环试验；为了定量描述裂隙的发育状况，开发了裂隙率计算软件，提出基于AutoCAD裂隙总长度计算方法。试验结果表明：裂隙发育规律有继承性、自愈合性，膨胀裂隙与干缩裂隙并存特性；石灰掺量为0时，高红黏土掺和比（80%、100%）下混合改良土裂隙率随着干湿循环次数的增长而增长，且干湿循环次数大于5时还有增长趋势；中低红黏土掺和比（掺和比不大于60%）时，第2次干湿循环后裂隙率达到最大，然后下降或趋于稳定；石灰改良剂对裂隙发展有很强的抑制作用，当石灰掺量为3%或5%，且红黏土掺和比为40%或60%时，可以完全抑制裂隙的发育，其他红黏土掺和比下相对于纯红黏土裂隙率也有大幅降低；考虑石灰掺量、红黏土掺和比对裂隙率降低幅度的贡献，认为石灰掺量为3%、红黏土掺和比为40%或60%是裂隙控制的优化方案，不仅合理、经济，而且裂隙率为0。     

强风化千枚岩填筑路基改良技术研究

在山区高速公路穿越的大量强风化千枚岩分布区域,为解决路堤填料缺乏,弃土占用农田的问题,同时为了节省投资和保护环境,应用强风化千枚岩作为路基填料。在强风化千枚岩原岩基本物理力学试验及填料的工程特性试验基础上,对加州承载比（CBR）不满足高速公路路基填筑力学性能的填料采用水泥进行改良,分析了不同水泥剂量填料的击实性能、级配特性及工程特性,并在十堰至天水高速公路K22＋720～K22＋920段现场铺筑试验路,论证强风化千枚岩改良技术的可行性。研究结果表明：采用水泥剂量（质量分数）3%,4%,5%,6%改良后,强风化千枚岩填筑的路基力学性能随着水泥剂量的增加而增加,CBR值和回弹模量都能够满足高速公路路基填筑要求。     

高地应力千枚岩地层斜井进正洞岔口地段施工技术

结合兰渝铁路西秦岭隧道高地应力千枚岩地层斜井进正洞岔口地段施工技术及变形处理的工程实践,分析千枚岩地层走向与变形的关系,总结径向注浆、临时支撑等变形处理措施,有效地抑制围岩变形,同时,对该类围岩的施工技术参数及断面设计提出建议,对类似围岩地段的变形防治提供参考。     

千枚岩路基填料振动压实特性研究

为了较好地模拟现场压实情况,研究了静面压力和振动频率对千枚岩路基填料压实效果的影响规律,提出了合理的振动压实参数;分析了压实度和压实方式对千枚岩路基填料物理力学特性的影响规律,结合千枚岩路基压实现场特性,提出了合理的振动压实时间。通过压实试验,得到了千枚岩路基填料振动压实特性的相关结论。     

沙湾特长隧道软弱破碎千枚岩围岩参数敏感性分析与反演研究

为解决甘肃渭武土建试验2标沙湾特长隧道围岩软弱破碎、遇水软化以及强度低等使得围岩力学参数难以准确确定的难题,采用ABAQUS数值计算和正交设计方法进行参数敏感性分析,确定各参数对围岩变形的影响程度。基于粒子群优化的BP神经网络算法建立PSO-BP参数反演分析方法,并编制反分析程序。根据反演的参数进行数值模拟,分析围岩和支护结构位移、应力及塑性区分布情况。研究结果表明： 沙湾隧道围岩位移影响因素重要性依次为黏聚力c、泊松比μ、内摩擦角φ、弹性模量E;PSO-BP参数反演分析方法是一种有效的反分析方法,具有较高的精度。     

包家山特长隧道富水千枚岩地段快速施工技术

结合包家山特长隧道富水段的施工,围绕“上部弧形导坑预留核心土三台阶七步开挖平行流水作业法”,从施工方案和支护参数的选择、开挖方法的确定、支护体系的形式等5个方面详细介绍了富水千枚岩隧道施工方法,总结形成了富水千枚岩隧道快速施工技术。三台阶七步流水法结合超前、径向堵水技术,有效地控制了围岩的变形,相对于国内以往千枚岩地质隧道大多采用正台阶法及大截面型钢、锚索等控制变形的施工方法来说,本施工技术具有操作简便、转换灵活、施工快捷等特点,对同类工程具有一定参考价值。