层状软岩隧道超前支护及锚杆定向预加固研究

为探究适应大变形隧道层理特性的定向预加固方法,依托九绵高速大变形隧道,通过岩石试验确定围岩参数,在数值模拟中验证了不同大变形等级及平纵层理角度下通过调整锚杆、超前支护施作角度与小导管间距的定向加固方法效果,3种大变形等级的现场试验段隧道变形均有较明显提升,验证了该方法适用性。结果表明:(1)支护压应力来自围岩变形挤压作用,锚杆、超前支护优化影响锚杆、小导管受力进而改变支护受拉,锚杆小导管优化效果随大变形等级增加而增强;(2)平面层理下,锚杆施作角度定向加固效果显著,强烈大变形采用双层小导管时可考虑超前定向加固,不同层理角度对锚杆、超前支护优化敏感性不同;(3)纵向层理斜向下时,通过增大小导管与纵向层理夹角而进行外插角定向优化;(4)纵向层理斜向上时,寻找围岩变形随小导管间距减小变化速率转折点从而确定最优间距,大变形等级越高、纵向层理倾角越大,最优间距越小。

采用玻璃纤维锚杆预加固掌子面软弱岩体的有限元分析和工程应用

新意法的核心是通过对隧道掌子面前方核心岩体的预加固,控制掌子面水平挤出变形,确保掌子面的稳定,最终实现隧道的全断面开挖。玻璃纤维锚杆以其易于切削的优点成为新意法隧道的掌子面预加固主要方法之一。如何确定锚杆的加固密度、锚杆长度、锚杆的搭接长度和锚杆布置是设计和施工上的关键问题。针对浙江奇坑隧道的新意法施工,本文采用三维有限元数值模拟方法,针对新意法各施工工况进行计算分析,得到了锚杆密度、锚杆长度和锚杆搭接长度与掌子面挤出变形的关系;本文提出了采用隧道掌子面挤出变形的控制值作为隧道掌子面稳定性的评价依据,根据挤出变形的控制值来确定锚杆的相应设计参数;文章最后将现场监测结果和计算结果进行了比较分析,分析表明:计算和监测结果相当吻合,计算结果对施工具有实际指导意义。相信本文提出的论点和方法可供类似工程参考借鉴。

裂隙岩体边坡开挖渠道脉动灌浆预加固措施论证

在裂隙岩体边坡上开挖修建大型引水渠道,如不采取预加固措施直接开挖,遭遇降雨时极易造成滑坡。脉动灌浆工艺可实现控制灌浆,有效解决常规灌浆无效灌注、加固效果不佳等突出问题,可作为裂隙岩体边坡的预加固措施。以涔天河水库干渠典型渠段边坡为例,分析裂隙岩体边坡开挖诱发滑坡倾倒的破坏机理;考虑结构面张开度、分布及力学参数的不均匀性和不确定性,浆液黏度时变特性等因素,构建三维非均质正交结构面网络模型。基于TOUGH2质量守恒方程及FLAC 3D强度折减法,模拟裂隙岩体的脉动灌浆,并根据浆液填充率插值换算得到抗剪强度参数的变化,分析灌浆预加固对边坡稳定性的影响,得到经优化的预加固设计方案。结果表明:采用2排孔、排距1.5 m、孔深8.5 m的预加固设计方案,边坡安全系数可达1.83以上,故该方案不仅可行,而且相对经济。所用研究方法可用于设计方案优化,并能获得较合理的设计参数,研究成果可供类似工程参考。

浅埋软弱围岩隧道掌子面待挖体预加固效果研究

对于浅埋软弱围岩隧道,掌子面预加固效果直接关系到掌子面施工和隧道周边环境的安全。鉴于此,文章首先基于强度折减理论和尖点突变模型,建立了隧道掌子面稳定性判别步骤;其次建立了浅埋软弱围岩隧道数值模型,并对其稳定性进行了判别;最后以提高待挖体强度参数的方法来模拟待挖体预加固,评价了浅埋软弱围岩隧道掌子面待挖体预加固效果,给出了待挖体预加固施工长度的计算方法。研究成果可供浅埋软弱围岩隧道掌子面预加固设计和施工借鉴。

深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究

随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道前方松散、破碎岩体进行超前预加固处理，可以优化围岩结构，有效保证巷道围岩强度，从而控制顶板或杜绝冒顶事故的发生。通过数值模拟的方法分别对单根锚杆和锚杆群的超前预加固技术进行了较全面的研究，对超前锚杆长度、刚度及布设角对预支护加固效果的影响进行了分析，对巷道围岩超前预加固优化设计和施工具有重要的理论和实践意义。

钻孔预注浆及管棚超前支护技术在三山岛金矿巷道围岩加固中的应用

通过工程实例介绍了钻孔预注浆及管棚超前加固技术在洞室围岩加固中的成功应用

迈式锚杆预加固隧道破碎围岩体的应用

迈式锚杆在处理边坡治理,软弱松散体等施工中有广泛的应用,以云南大丽高速公路黄山隧道处理隧道松散体坍塌体采用迈式锚杆预加固为实例,通过对施工工艺、注浆后锚固效果、力学性能、经济性进行分析后,确定迈式锚杆洞内处理松散坍塌体不仅安全、快速,还具有较好的综合经济性,在类似隧道工程施工中,有较强的推广意义及适用价值。

超前预加固综合技术在软岩隧道施工中的应用

文章通过某铁路隧道软弱富水围岩段落施工中的体会,对施工过程采取的超前预加固施工工艺进行了总结,并对工程施工技术控制要点作了阐述。

大断面隧道地层超前预加固及开挖支护过程稳定性的数值模拟

在低黏聚力的软弱地层、大断面隧道开挖中,掌子面稳定是施工中面临的很大问题。采用超前预加固工法,对浏阳河隧道开挖过程进行数值模拟,通过分析超前预加固法对隧道位移、受力的影响,并研究各加固参数的敏感性,得到掌子面的超前锚杆加固长度对掌子面的稳定性影响最大,掌子面外超前预加固对改善超前核心土受力也有较大影响。

综放工作面回风巷超前预注浆加固技术

为解决综采工作面终采线附近回风巷围岩受强采动影响难以控制的难题,针对漳村煤矿2305工作面回风巷终采线附近受多次动压影响,巷道表面变形量较大,影响工作面支架安全回撤的现象,通过分析其破坏因素,采用数值模拟分析掘进动压影响范围、相邻工作面超前支承压力、采空区侧向支承压力及本工作面超前支承应力对巷道的影响,提出了注浆加固措施。结果表明:采用超前工作面巷道预注浆加固技术,两帮移近量减小了1 206 mm,顶底板移近量减小了535 mm。

节理化炭质页岩地层隧道围岩大变形及控制技术研究

某高速铁路XHS隧道穿越节理化炭质页岩地层,在施工过程中围岩大变形、失稳坍塌现象显著,现场采用强支护和仰拱加深等措施后围岩变形控制效果不佳。针对XHS隧道节理化炭质页岩地层地质条件,结合现场监测手段、离散-连续耦合数值模拟分析围岩大变形及破坏特征,基于数值模拟提出以采取地层预加固为主的围岩变形控制措施,并通过现场试验探讨该控制措施的应用效果。研究结果表明:隧道开挖后,围岩变形具有变形量大、变形速率快的特点,围岩拱部沉降量大于水平收敛量且变形具有非对称的分布特征;受三台阶法多次开挖扰动影响,围岩卸荷范围动态发育并不断向全环扩展,松动区逐渐由浅部围岩向深部转移,并呈现出非对称的破坏特征,最终引发围岩大变形;采取地层预加固后,模型中围岩变形和松动区范围明显减小,围岩非对称变形破坏也得到了有效控制;在采用地层预加固、管棚超前支护、三台阶临时仰拱法开挖的控制措施后,围岩变形得到控制,施工效果良好,隧道恢复正常施工,保证了隧道的顺利贯通;以地层预加固为主的控制措施是此类节理化炭质页岩地层围岩变形控制的有效手段。

软弱围岩隧道修建新方法——核心土加固变形控制法

2006年我国铁路系统相关施工单位开始接触变形控制法隧道施工技术,经过长达5年的基础理论学习研究与准备,在铁道部和兰渝铁路公司的支持下,2011年由中铁瑞威公司和意大利土力公司联合在兰渝铁路桃树坪隧道进行了中国首次隧道核心土加固变形控制法应用试验研究,并取得成功。文章通过工程实践,对桃树坪隧道的工程概况、地质问题、施工工艺、施工设备及核心土加固控制变形技术的应用效果作了较详细介绍。

偏压隧道变形破坏机理及超前预加固研究

依托九绵高速福隆隧道工程,通过建立三维山体隧道模型对偏压隧道围岩支护体系受力变形特征进行分析,并通过数值模拟与现场监测对不同超前加固方式进行对比研究。结果表明:受偏压地形影响,隧道围岩变形、塑性区分布、二衬受力等均存在非对称现象;隧道开挖时,拉应力出现在掌子面、仰拱、回填土处,塑性区分布深入掌子面后方约3m,且掌子面的土体有向外挤出的趋势;偏压地形下,适用性较好的超前加固方式为双层注浆小导管,在有效控制围岩变形、塑性区以及二衬等受力同时具有良好的经济性;现场测得K89+317断面的拱腰收敛与拱顶、地表变形较小且收敛较快,验证了双层小导管的适用性。

水平旋喷超前预加固新技术在处理隧道坍塌方中的应用

在隧道发生坍塌方后围岩变得极不稳定,特别是在富水未成岩粉细砂地层中,易形成流塑状,导致二次坍塌,造成初期支护背后脱空,收敛变形,严重威胁到施工的安全和质量.详细介绍了兰渝铁路桃树坪隧道出口引进意大利水平旋喷超前预加固新技术对富水未成岩粉细砂层发生多次塌方后的处理技术.

库区公路倾倒岩体边坡高位错落变形机理及治理措施

倾倒岩体边坡是岩体向临空面发生弯曲变形的特殊岩质边坡,随着边坡开挖岩体卸荷,坡体应力重新分布,倾倒岩体折断面逐渐连通,坡体持续发生时效变形,易导致边坡变形失稳。依托澜沧江苗尾库区沿江公路倾倒岩体边坡实例工程,分析边坡高位错落变形特征及孕育过程,研究倾倒岩体边坡高位错落变形影响因素、失稳原因及变形机理;边坡治理遵循“锁口、强腰、固脚”的思路,采用削坡减载、主动预加固防护、挂网喷锚、堆渣压坡及截排水措施等进行综合治理,评价边坡加固前后的稳定性。结果表明:倾倒岩体边坡变形具有继承性,高位错落变形是前期倾倒岩体变形的延续;倾倒岩体变形边坡治理以主动预加固防护为主,削坡减载与锚固防护并重,限制倾倒变形岩体应力松弛与蠕变,可为类似边坡病害分析与治理提供借鉴和参考。

超前帷幕预注浆技术在隧道软弱围岩段施工中的应用

该文以厦门第二西通道海沧隧道海域风化槽软弱围岩段施工中采用超前帷幕预注浆技术对封堵裂隙水、加固围岩效果为例,为了确保现场施工安全,更快地穿越该风化槽,经过研究讨论确定采用超前帷幕预注浆方案进行施工。并通过该工程实践证明,采用该超前帷幕预注浆技术对封堵裂隙水、加固围岩效果明显,可以为隧道安全穿越风化槽软弱围岩段创造有力条件。

超前预注浆加固技术在软煤巷道掘进中的应用

大阳煤矿3201工作面回风巷在穿越陷落柱周边煤体时,围岩非常软弱破碎,掘进面经常发生漏顶和冒顶事故,采用高水速凝材料对掘进工作面进行超前预注浆,增强了顶板的完整性,加大了顶板的强度,为掘进工作面安全、快速推进创造了有利的条件,类似地质条件的巷道掘进可以参考、借鉴。

超前支护对软岩隧道空间变形的影响分析

软岩大断面隧道施工中掌子面的挤出位移及其前方的先行位移对开挖稳定性影响很大,因此以某软弱围岩铁路隧道大断面施工为例,针对两种预支护加固——掌子面玻璃纤维锚杆预加固和管棚超前支护,设定了5种计算工况,分别进行了开挖过程中掌子面前方的先行位移、掌子面挤出位移和掌子面后方最终位移变化的三维数值模拟,并考察了相应塑性区的分布情况,结果表明:管棚超前支护对最终位移和先行位移有明显的控制作用,掌子面超前玻纤锚杆加固对先行位移有一定的控制作用,但对最终位移的控制作用不明显;与管棚超前支护相比,掌子面锚杆加固对掌子面的挤出变形的控制作用更明显;超前管棚支护更能抑制拱部上方围岩塑性区的发育,而掌子面锚杆加固对抑制超前核心土塑性区发育的效果更好。

隧道玻璃纤维锚杆全断面预加固技术的应用研究

隧道玻璃纤维锚杆全断面预加固技术,以目前欧洲流行的A.DE.CO-RS工法为理论基石。该法认为,掌子面前方的"待挖核心体"是控制隧道整体稳定性的关键,特别是在破碎、松散的软弱围岩中,运用玻璃纤维锚杆来控制"待挖核心体"的变形,等效提高了"待挖核心体"的形变刚度,使得隧道周边的拱效应能自然发挥作用,从而保证隧道能够全断面安全、顺利开挖掘进。文章介绍了玻璃纤维锚杆全断面预加固技术的一些基本概念,并运用有限元软件对该法施工的隧道进行了三维数值模拟,结果显示玻璃纤维锚杆全断面预加固"待挖核心体"能有效抑制因开挖引起的地层形变,促使"拱效应"在开挖轮廓周边能自然起作用。同时,文章还介绍了玻璃纤维锚杆全断面预加固的具体工艺操作流程,为该法在我国的应用、推广提供了一定的理论支持。

高速铁路隧道全断面预加固技术的应用研究

总结分析了目前高速铁路大断面软弱围岩或土质隧道施工中存在的问题,认为如何处理好掌子面前方的"待挖核心体"是控制此类隧道整体稳定性的关键,运用沿隧道纵向全断面预加固的易切削玻璃纤维锚杆来提高"待挖核心体"的等效刚度,控制"待挖核心体"的变形,使得隧道周边的拱效应能自然发挥作用,可以保证隧道能够全断面安全、顺利开挖掘进。介绍了隧道全断面预加固技术的一些基本概念,并运用有限元方法对隧道全断面预加固进行了三维数值模拟,同时阐述了设计施工的基本应用原理,为该法在我国的应用、推广提供了一定的理论支持。