广东红层特性及主要工程地质问题与建议

分析研究了红层的形成、分布和特征,并结合自身完成的具体工程实例和业内代表性研究成果,对涉及红层的边坡崩塌、失稳及桩基础、浅基础设计、施工中遇到的工程问题进行了阐述、总结和分析,并提出相关的应对措施和建议。

深部大断面软岩巷道变形力学机制及耦合支护设计

为解决煤矿深部大断面软岩巷道的支护难题,基于鹤煤九矿-420 m水平变电所地质条件的复杂性和工程重要性,采用现场地质调查、室内试验、理论分析、数值模拟和现场监测等方法,根据深部的概念体系和评价指标对其支护难度进行了评价,根据软岩工程力学理论确定了巷道围岩的类型和变形力学机制,提出了相应的控制对策和具体的支护设计形式、支护参数及合理的施工过程.结果表明:锚网喷+锚索+钢带+底角锚杆耦合支护形式可有效控制深部大断面软岩巷道的大变形,确保巷道的稳定和安全使用.

软岩大变形发生的边界条件及对策探讨

研究目的:软岩大变形是长期困扰隧道施工的难题。以往研究多以强度应力比作为大变形预判和潜势分级的依据,但存在相当大的局限性和误判、漏判的可能性。本文从地壳运动出发,以区域地质条件中的地应力场、地层岩性、地质构造为主要支撑点,通过对大量典型隧道大变形地质条件的分析,定性地提出大变形发生的边界条件,并论证了通过试验段确定大变形支护参数的思想。研究结论:(1)大变形是人为改变内营力,导致地壳结构改变、地壳内部物质变位的构造运动;(2)大变形发生的边界条件主要有:最大主应力近于水平,薄层极软岩(R <5 MPa)占比较大,以及适宜的构造条件;(3)大变形隧道的支护参数应在施工中考虑地质条件、工艺工法及施工组织等因素,通过开展试验段确定;(4)本研究成果适用于软岩隧道大变形的预判和工程处理。

穿越煤系地层隧道围岩大变形机制及处治研究

高速公路安远隧道穿越煤系地层,围岩主要由炭质页岩、煤线、泥岩夹层组成,炭质页岩试件单轴抗压强度为3.9~4.8 MPa。开展地应力测量,测量结果表明隧址区最大水平主应力为8~10 MPa,水平应力作用占主导。通过现场监测以及数值模拟分析,分析围岩大变形的特征,总结围岩大变形产生的原因,主要有:(1)围岩强度低且易膨胀;(2)相对岩体强度,地应力较高;(3)水理作用;(4)施工不当。在此基础上探讨变形机制。提出相应的处治措施:开挖后迅速封闭掌子面,设置临时支撑,施作长锚杆和注浆小导管控制变形,待变形稳定后适时进行拱圈更换,加密钢拱架间距,及时施作仰拱及二衬衬砌。现场监测结果显示,上述措施实施后,取得较为满意的效果。

修正SMR法在红层软岩边坡中的应用

在前人大量研究的基础上,针对传统的SMR法(边坡岩体质量方法)没有考虑软弱互层对边坡岩体评价结果的影响的不足之处,增加了强度差异调整权值项。对西南地区80个红层软岩边坡的评价分析结果表明,采用岩性差异修正后的SMR法比直接使用SMR法更加符合野外实际情况,运用修正后的SMR法对红层软岩边坡评价更加合理。

基于自预应力锚固法的泥质软岩边坡加固设计与分析

根据河南省某泥质软岩路堑边坡的具体工程地质情况,分析了其滑坡的机理,且针对泥质软岩遇水膨胀的性质,设计了以自预应力锚杆为基础的加固方案。采用快速拉格朗日有限差分数值模拟方法,对加固前后路堑边坡的稳定性进行了对比分析。数值计算和现场监测结果均显示自预应力锚杆发挥了良好的性能,加固后的坡体稳定性较好,表明该技术方案在类似工程中具有广泛的推广价值。

软岩三维粘弹塑性参数辨识研究

以某水电站地下厂房区软岩部位试验洞监测资料为基础,运用基于均匀设计-遗传算法-神经网络的人工智能反演分析方法,在考虑了仪器埋设滞后的位移损失的情况下,对岩体在宏观结构条件下的流变参数进行三维粘弹塑性位移反分析,得到了岩体的流变参数并进行了位移预测,与监测成果进行了对比分析。结果表明:预测围岩流变位移、速率与监测结果比较接近,规律性较好,说明辨识效果较好。

软岩引水隧洞施工开挖过程围岩变形规律研究

以云南省滇中引水工程某段软岩引水隧洞建立实体模型,应用三维显式有限差分法程序FLAC3D对其施工开挖过程进行三维数值模拟。计算结果表明,软岩隧洞受到开挖面的空间约束效应,围岩应力逐步释放,相应围岩位移也逐渐增加;在横断面上,拱顶围岩沉降位移沿竖直径向的空间效应主要影响范围在3倍洞径(3D)左右,而拱腰围岩水平位移和拱底隆起位移在1.5D左右;掌子面向前推进过程中,掌子面的空间效应逐渐消失,拱顶、拱底位移在施工开挖面后方约2.5D^3D处趋于稳定,拱腰位移在约2D左右趋于稳定,围岩变形收敛:软岩隧洞需要及时施作初期支护,以提高围岩自承能力,限制位移的增长速度。

旗山矿深部巷道底臌分析及控制对策研究

从深度相关性、非对称性、分段性、时间性和复杂性等五个方面,分析了旗山矿深部巷道的底臌特征。运用数值模拟和理论分析等方法讨论了底臌的影响因素,主要包括自重应力、构造应力、地层结构、岩石特性、支护设计及施工工艺等。最后,有针对性地提出了控制对策。现场实施取得了良好的效果。

通二矿高应力软岩的工程地质特征研究

高应力软岩将是２１世纪煤炭生产所面临的主要问题之一。从粘土矿物成分、环境地应力水平、水理性质、力学特征及工程表现等几方面阐述了通二矿高应力软岩的工程地质特征。

红层软岩高速铁路路基长期上拱变形机理研究Ⅰ:变形特征

高速铁路无砟轨道对路基变形极其敏感,红层软岩区路基在服役期持续上拱变形已造成多条线路降速运行并返工整治,厘清路基实测变形的时空演化规律是揭示路基长期上拱变形内在机理的基础。以成渝客运专线内江北站上拱病害路基为依托,结合现场调查、地质钻孔和路基长期变形监测手段,系统阐明工程区工程地质及水文地质环境,并分析路基变形在时间尺度和空位维度上的变化特征。研究结果表明:病害路基位于典型川中红层软岩区,构造影响甚微,基底为近水平红层泥岩夹砂岩或砂泥岩互层,地表水和地下水较发育。路基上拱变形随时间缓慢增长,A段路基基底以泥岩为主,路堑开挖深度越大、上拱变形量越大,且上拱变形速率与大气降雨量一致。B段路基基底砂岩层较厚,上拱变形量相对较小,并且变形与大气降雨、路堑开挖深度和基底泥岩层相对厚度无显著相关性,变形随时间呈近似线性增长。路基长期变形是基底红层软岩在赋存水、力条件下膨胀和蠕变的综合效应,不能简单通过路堑开挖深度或基底泥岩相对厚度评价红层软岩路基服役期上拱风险程度。红层软岩路基上拱变形是开挖后地基岩体赋存水、力环境改变诱发的复杂时效性变形过程,研究成果可为后续揭示路基长期上拱变形机理及建立理论模型奠定基础。

偏压连拱隧道洞口段二次衬砌施工时机探讨

针对富溪隧道左线出口段在围岩变形尚未稳定的情况下能否进行二次衬砌施工的问题,根据隧道变形监测结果推测衬砌施工后隧道的剩余变形,并据此计算出衬砌结构的内力和安全系数。结果表明,衬砌施工后产生的变形大小对其内力和安全性影响较大。若衬砌结构变形仅为剩余变形的6．5％,其安全性能够得到保障。现场监测结果表明,衬砌施工后内部应力普遍较小,未超过混凝土强度。这说明在围岩变形没有完全趋于稳定的情况下,只要能够保证衬砌施工质量,可以提前施作二衬。

软土隧道岩体参数正交反演分析

岩体参数是影响隧道安全性分析的关键因素,参数的确定往往依借助于现场监测数据和数值模拟手段。文章依托隧道多点位移计现场监测数据和有限元数值计算,以误差平方和为目标函数,提出了参数正交反演分析方法,与其它方法相比,该方法具有较高的精度和效率。计算结果表明,以围岩位移为基准的参数正交反演分析方法是可行的,研究结果可供同类地下工程施工和设计参考。

高寒高海拔地区软岩长引水隧洞施工降效原因分析及应对措施

西藏拉洛水利枢纽工程德罗引水隧洞处于特殊的高寒高海拔地理环境,施工中人员和设备的降效幅度较大,对施工进度产生了较大影响。分析了人员设备降效的主要原因,影响因素包括缺氧、长隧洞小断面施工不利于有害物质排出和围岩遇水软化等。结合工程现场实际,提出在施工过程中采用冗余资源配置、动态流水施工组织等措施,使施工效率和资源达到最佳配置,取得了良好的效果,有效保证了施工进度。

鹰嘴岩隧道软弱破碎岩体开挖施工技术研究

主要介绍了鹰嘴岩隧道进口洞身在Ⅱ、Ⅲ类软弱破碎岩体段开挖的施工技术,以及监控量测、安全措施等,取得了显著成效,保证了施工进度与安全,在类似工程中具有参考价值。

大藤峡水利枢纽泄水闸坝段深层抗滑稳定性问题

大藤峡水利枢纽主坝为混凝土重力坝。根据前期勘察及施工期开挖揭露,泄水闸坝段坝基岩体发育多条层间软弱夹层,性状较差、连续性好,产状缓倾下游偏左岸,可构成坝基深层滑移边界。针对上述工程地质问题,通过分析软弱夹层分布及性状,确定结构面力学参数;进行软弱夹层与断层、节理空间组合,确定滑移模式;以刚体极限平衡法进行滑面深度的敏感性分析,并进行坝基深层抗滑稳定性计算,评价坝基深层抗滑稳定性;对不满足规范要求的坝段,亦在计算成果基础上,提出了针对性处理措施,取得理想效果。研究成果可为大型水利水电工程重力坝深层抗滑稳定性研究提供启示和借鉴。

高水敏性极软岩地下洞室底板超挖原因分析及应对措施

为研究隧洞工程底板部位超挖的原因及应对措施,以西藏拉洛水利枢纽工程引水发电隧洞为例,基于地质条件、施工条件、底板超挖状态,得出底板超挖是内因、外因综合作用的结果:(1)岩石岩性软弱属内因,机械设备反复碾压和水属外因;(2)岩石软弱和机械设备反复碾压是必要因素,水是起加剧作用的非必要因素。在结合其他隧洞施工经验的前提下,提出了减少或避免底板超挖的各种工程处理措施。此外,对隧洞底板超挖引起的设计变更或索赔进行了探讨。研究成果可为类似工程提供参考。

土岩复合地层大跨地铁车站地震响应特征研究

为了研究位于土岩复合地层的大跨地铁车站在地震作用下的动力响应特征,采用有限元软件建立地层-结构模型,分别用Drucker-Prager弹塑性模型和混凝土损伤破坏模型模拟岩土体和混凝土衬砌,并在数值模拟的同时输入水平和竖向地震动进行动力时程分析。基于数值计算结果,对车站结构关键点的最大和最小主应力时程、关键时刻的主应力分布状态等进行分析,结果表明:1)车站结构最大拉应力主要发生在中板腋角、边墙上部和拱底等拐角区域;2)结构破坏主要表现为受拉损伤破坏;3)结构的压应力相对较小,未出现明显的受压破坏。

软质岩路堑高边坡的加固与防护技术研究

针对京珠高速公路粤境北段软质岩路堑高边坡工程地质和水文地质条件 ,提出了锚固桩、预应力锚索桩、桩板墙、挡土墙及预应力锚索地梁等加固方案 ,以及结合加固工程的边坡植被护坡技术。为保证合理组合的加固防护措施得到顺利实施 ,给出了分层稳定。

三峡库区平缓层状软硬相间斜坡变形模式变化分析

三峡库区发育大量软硬相间斜坡岩体,其变形机制复杂多变。以涪陵岩上危岩体为例,分析塑流-拉裂型斜坡的变形控制因素为厚层软基;以云阳云江路高边坡为例,分析压致-拉裂型斜坡的变形控制因素为薄夹层。采用应力分析的方法,对两种类型的岩体破坏进行了分析。塑流-拉裂型斜坡岩体以岩石的拉张破坏为主;滑移-压致拉裂型斜坡岩体以岩石的压张破坏为主。两种模式在结构上的差别为软岩厚度的差别。以巫山望霞危岩体为例说明,当软岩厚度处于相间位置时,其变形模式为复合模式。因此斜坡内部的岩体结构类型与斜坡变形破坏地质力学模式有着密切关系,斜坡结构变化则变形模式相应变化,其模式可能为过渡的复合式。这一认识对判断单个平缓软硬相间斜坡的变形问题具有积极的指导意义。