高地应力蚀变花岗岩隧道大变形特征及成因分析

西部山区某蚀变花岗岩隧道施工过程中,围岩大变形不同程度地造成喷射混凝土剥落、钢架扭曲变形、钢拱架断裂、初支变形侵限以及隧道内坍塌等。为揭示蚀变花岗岩隧道围岩大变形的孕育机理,通过岩石试验、监控量测、数值计算分析和地质综合分析等多种方法,对蚀变花岗岩隧道高地应力及大变形特征、影响因素进行探讨分析。蚀变花岗岩隧道工程区受构造影响强烈,蚀变特征显著,岩体结构疏松,蚀变花岗岩地层为大变形提供充足的物源条件。隧道现场监控量测显示发生大变形的蚀变花岗岩区段与地下水紧密相关,蚀变花岗岩中的伊蒙混石、绿泥石等亲水性矿物成分含量较高,遇水极易崩解,使得岩体抵抗变形的能力大幅降低。结合隧道地质条件和地应力测试,反演分析了隧道初始地应力场,发现蚀变花岗岩隧道以水平构造应力为主,隧道沿线多处于高地应力状态,为大变形的发生提供内动力地质条件。根据隧道开挖过程中发生的支护变形及监控量测分析,复杂地质条件对隧道设计的影响以及施工工艺与支护结构的质量是引起围岩大变形的重要主观因素。

滇西南地区软岩隧道大变形特征及控制措施研究

为解决隧道穿越软弱围岩地带易发生大变形破坏的问题,以中老铁路玉磨段巴罗二号隧道工程为背景,通过理论分析结合有限元模拟的方法,分析了软岩隧道大变形段围岩和支护结构的力学特征。为了对围岩大变形进行控制,提出了长管棚超前支护结合排水和初支加固的综合措施。结果表明:在使用综合控制措施前,围岩变形较大,呈现出水平收敛大于拱顶沉降、左侧拱腰变形大于右侧拱腰的特点,且左侧拱腰承受水平应力较大,围岩塑性区范围较大,集中分布在拱腰和拱脚位置,围岩发生塑性破坏的可能性较大;在使用综合控制措施后,围岩竖向沉降和水平收敛分别减少44.87%和32.66%,并且隧道左侧拱腰初支水平应力及围岩塑性区范围显著减小,塑性应变最大值也显著降低。根据现场监测发现,采用综合控制措施后隧道围岩变形量均处于安全范围内,控制效果良好,能够为今后类似工程提供指导和借鉴。

浅埋软岩隧道大变形特征及控制措施

为了解决浅埋软岩隧道在开挖过程中发生大变形的问题,依托在建隧道工程,分析隧道初支变形及破坏特征,并利用数值模拟软件对大变形原因进行分析,提出合理的变形控制措施。结果表明:洞口浅埋段围岩受到开挖扰动和地下水影响,围岩变形量大,纵向变形分布不规律;开挖初期变形快且变形速率大,最高达到38.4 mm/d;变形持续时间长,变形后期能达到10.2 mm/d;变形主要发生在上、中台阶开挖阶段,约70%;初支应力过大,且塑性区过度发展是隧道发生大变形的主要原因。根据现场监测数据和数值模拟结果提出优化工法、提高支护参数、进行洞内降水和加大预留变形量的综合处治措施。研究结果可为类似软岩隧道的大变形预防与处置提供参考。

试论兰渝铁路木寨岭隧道大变形特征及施工控制措施

在兰渝铁路实际施工过程中发现,兰渝铁路木寨岭隧道存在大变形的情况,其特征体现在多方面,包括了松散型大变形、挤压型大变形等。值得注意的是,为了提高该工程隧道施工的质量,有必要在充分了解、剖析其大变形特征的基础上,实施有针对性的施工控制措施。本文便重点围绕"兰渝铁路木寨岭隧道大变形特征及施工控制措施"进行研究,以期提高该工程施工的质量及安全性。

浅埋层状软岩隧道大变形特征及处置措施研究

张吉怀高铁新华山隧道在穿越炭质页岩地层时出现严重的非对称性三维大变形。为解决浅埋层状软岩隧道在开挖过程中大变形问题,建立三维层状围岩隧道数值模型,分析浅埋层状软岩隧道大变形特征及机理。结果表明,软岩力学性质是引起新华山隧道产生巨大变形的重要因素,隧道洞口浅埋段节理的存在对大变形贡献明显,炭质页岩层间变形对总变形值贡献率接近50%;节理与隧道轮廓相切区域层间变形最为显著,缓倾状态下,变形集中于拱顶位置,陡倾状态下,边墙破坏风险急剧增加。根据现场变形特征和数值模拟结果提出地表套管注浆加固措施且效果明显。研究结果可为类似浅埋层状软岩隧道的大变形预防与处置提供参考。

炭质板岩地层隧道围岩大变形监测及特征分析

以峨(峨眉)汉(汉源)高速金口河隧道为工程依托,针对炭质板岩地层隧道施工技术难点,采用信息化监测及数据回归分析的方法,对炭质板岩地层隧道施工大变形特征进行分析。研究结果表明:采用环形开挖预留核心土法施工方案,隧道围岩初期变形速率高且持续时间长;监测断面隧道结构变形70%~90%是上台阶施工引起的;围岩变形趋于稳定后,拱顶累计沉降量普遍为洞周收敛量的60%~90%;围岩变形受开挖及围岩条件影响较大。研究成果可为类似工程施工设计提供借鉴与参考。

软弱围岩隧道洞口浅埋段变形特征及控制措施研究

为解决洞口浅埋段软弱围岩隧道大变形控制难、施工风险高的问题。依托在建隧道工程,对洞口浅埋段初支变形及破坏特征进行分析,提出适合该隧道的变形控制措施。结果表明:洞口浅埋段围岩松散破碎受开挖扰动和地表水影响显著,隧道破坏形式多样,围岩纵向变形不规律,随埋深增大,局部渗水严重段存在拱腰挤出现象;开挖初期围岩变形速率高,最高达到86.8 mm/d,累计变形量大,其中上、中台阶围岩变形量占比为80%~90%,变形主要分为“加速增长—缓慢增长—再次增长—趋于稳定”4个变化阶段,再增长阶段持续时间较短,约6~10 d。根据围岩预留变形量建立各施工阶段的变形控制基准及超限应对处置措施,并提出工法优化,通过数值模拟验证该优化工法有利于支护结构及时封闭,可控制前期围岩变形,保证施工安全和进度。

软弱破碎炭质板岩地层隧道施工受力研究

以峨(峨眉)汉(汉源)高速金口河隧道为工程依托,针对炭质板岩地层隧道施工技术难点,采用有限元数值模拟的方法,对炭质板岩地层隧道环形开挖留核心土法开挖与二台阶开挖施工大变形特征进行对比分析,得出了较优的施工方法,并通过现场监测数据分析验证了工法选择的合理性。研究结果表明:采用环形开挖预留核心土法施工方案较二台阶开挖方案,隧道围岩变形最大速率降低了25.8%~34.4%,变形最大值降低了4.81%~8.01%,采用环形开挖预留核心土法施工更加合理;现场监测数据显示采用环形开挖预留核心土法施工是合理的。

旱莲花隧道洞口浅埋段大变形控制技术

针对旱莲花隧道洞口段大变形问题,通过监控数据分析、现场调研和工程地质勘察等,综合各种影响因素,分析了该隧道施工中出现大变形的原因和变形破坏特征。引起大变形的主要原因包括不均匀浅埋软弱地层、拱脚承载力不足、锁脚锚杆失效、地表开裂地表水下渗等。最后提出了整治隧道大变形及侵限换拱的综合治理措施,确保了隧道安全顺利施工,并可为类似情况下隧道施工提供参考。