隧道穿越岩性交界区失稳变形机理与控制措施研究

文章以广西某公路山岭隧道穿越灰岩与砂岩交界区为研究背景,介绍了隧道施工过程中所面临的施工风险与难点,分析了岩性交界区地层所表现出的力学特性,研究了隧道穿越岩性交界区失稳变形机理,提出了合理有效的安全控制措施。研究结果表明:岩性交界区地层呈现出明显的离散性,隧道施工荷载扰动极易破坏岩体的初始应力平衡状态,引发洞内沉降大变形;利用隧道开挖方法优化、加强超前支护与锁脚支护以及其他辅助措施等综合处治手段,可确保隧道安全顺利通过不良地质带。

寺沟下覆煤层采动作用下公路桥基变形失稳机理数值模拟分析

王村乡寺沟煤矿采区路基下煤层开采方法为房柱式开采。在线路上形成的采空区位于k72＋980-k73＋240范围内,随着公路施工及煤层开采,采空区安全隐患逐渐暴露。利用计算机数值模拟分析,结合采空区情况,给出稳固性初步评价,为合理选择跨越采空区桥梁形式提供依据。

软土基坑变形失稳形态模拟试验研究

通过不同土性、地下水条件下软土基坑开挖变形失稳的模拟试验 ,研究了软土基坑开挖变形发展直至失稳破坏的全过程。通过试验研究 ,初步认为软土基坑坑壁在无支护或支护刚度较小的情况下 ,其坑壁破坏形态呈抛物线型 ;在基坑开挖范围内若存在有砂性土 ,且地下水位较高时 ,易于发生流砂渗透破坏 ,并导致了地表沉陷 ,但侧向变形相对较小 ;而对于因承压水引起的坑底土体隆起变形 ,若不考虑土体的强度特性 ,计算结果是偏于安全的。

基于膨胀及强度劣化效应的玉园隧道失稳机理研究

针对玉园隧道洞口段的变形失稳现象,采用现场调查、监控量测、室内试验和数值计算等方法,开展了玉园隧道变形失稳的机理研究。首先,隧道穿越黏土层的相关物理、力学及水理试验揭示,特殊的地形地貌、赋水条件、黏土的矿物组成及结构形式不但导致隧道围岩的吸水能力较强,呈中等膨胀性,而且降雨增湿条件下隧道围岩含水率增大导致其抗剪强度显著减弱,黏土的以上特征是隧道变形失稳的内在原因;其次,基于有限差分软件FLAC^(3D)及编制的FISH程序,应用温度场模型完成了降雨过程中非饱和膨胀土的湿度场计算,实现了降雨增湿过程中考虑围岩膨胀及强度劣化效应的隧道支护结构动态响应特征的数值计算,不但揭示了隧道洞口段施工过程中发生的地裂缝、地表塌陷、洞内大变形及坍塌等失稳现象的成因,而且得到隧道支护结构位移及应力随围岩含水率的变化规律,故强降雨是隧道变形失稳的“导火索”。其相关的研究方法及成果可供类似工程借鉴。

高地应力软岩隧道大变形失稳机理及支护对策研究

对于高地应力软弱围岩隧道,大变形失稳破坏是一种发生频率较高且危害较大的地质灾害,其支护对策已成为重大的技术难题。以武都西隧道为工程实例,采用现场工程地质调查、理论分析、现场监测等手段,系统研究了其隧道围岩及支护结构的变形特征及失稳机理,从而有针对性地采用"钢花管注浆加固边墙、增设护拱并充填泡沫混凝土、基底注浆加固"支护对策,最后利用现场监测手段对支护效果进行了验证,结果显示该支护对策能够达到预期处治效果,可在类似高地应力软岩隧道中进一步推广应用。

软岩巷道破坏机理及控制研究

针对软岩巷道大变形问题,以贯屯煤矿50213工作面回风巷为工程背景。采用理论分析、物理相似模拟和数值模拟相结合的研究方法,研究了软岩回采巷道围岩塑性区演化规律及失稳机理。结果表明:在围岩应力作用下,肩角剪切裂隙带向上发育,形成“蝶形”塑性区。同时锚固拱内外岩层的变形不协调运动易在锚固端形成水平离层裂隙。该离层裂隙与两肩角的剪切裂隙带相互贯通从而造成锚固拱整体失稳。基于此,提出了高预紧力“倒梯形”注浆锚索与普通锚索协同支护技术,并通过数值模型对优化前后围岩控制效果进行了分析,优化后围岩塑性区显著减小,顶板最大下沉量较原方案下降了50.7%,两帮移近量下降了38.2%,有效解决了软岩巷道大变形问题。

侏罗系弱胶结软岩回采巷道变形失稳机理及围岩控制技术研究

针对弱胶结软岩回采巷道开挖后出现冒顶、片帮等巷道难以维护的问题,以泊江海子矿为研究背景,首先采用XRD矿物成分分析和电镜扫描等方法,研究弱胶结软岩的物理力学特性;其次采用现场调研、物理模拟实验等相结合的研究方法,对巷道破坏变形机理和控制技术进行研究。结果表明:弱胶结软岩呈现脆性变形特征,力学强度低,遇水易发生膨胀和泥化现象;在剧烈开挖和扰动下,巷道顶板下部产生较大拉应力,造成锚固拱整体失稳,形成锚固区外松脱型冒顶。基于此,提出高强度高预紧力“倒梯形”锚网索梁支护结构+直墙切拱形巷道断面+全断面喷浆耦合控制技术,当岩层破碎严重,注浆加固支护,现场应用效果良好。