推覆构造区变质片岩隧道塌方、涌水特征及地质成因分析

隧道塌方、涌水往往发生在地质条件差的地段,有必要从地质角度研究该类灾害发生机制。文章以十房高速(十堰—房县)通省隧道塌方、涌水为例,分析了灾害发生过程,归纳总结了其典型的围岩大变形—塌方—涌水—突泥四阶段特征。在此基础上,结合隧道地质条件分析、隧洞内及地表地质调查、TRT探测等,从工程地质和水文地质角度探讨了隧道塌方、涌水灾害机理,认为主要有四个方面的原因:(1)隧道穿越压性断层破碎带,断层破碎带由含水破碎岩块及粘土构成,直接导致隧道开挖后塌方、涌水、突泥的发生;(2)推覆构造导致围岩呈层状-碎裂结构;(3)片岩中粘土矿物含量较高,遇水易泥化;(4)断层破碎带中含有承压地下水。最后,提出了加强超前地质预报及地质分析等风险规避建议,研究结果可为同类工程提供借鉴。

鄂西北武当群片岩隧道围岩分级标准探讨

针对鄂西北地区武当群片岩分布广、地质条件复杂多变给隧道工程建设带来较大困难,基于十白、谷竹等高速公路50余座隧道施工阶段的地质调查资料及已有成果,通过分析武当群片岩的地质特征及岩石力学特性,研究了基本质量指标修正值围岩分级法对武当群片岩的适用性,指出在围岩分级过程中应考虑片岩的水敏性和各向异性的影响,并利用地质调查统计及数值模拟计算等手段得出考虑片岩水敏性和各向异性影响的围岩分级修正方法。

基于修正Q值的武当群片岩岩体质量分级方法研究

地下工程建设中经常会遇到地质背景条件特殊的围岩,需要建立与之相适应的岩体质量分级方法。文章结合Q分级方法的特点和不足,以鄂西北地区武当群片岩为例,分析了武当群片岩水敏性、各向异性、构造偏压、水平构造应力等特征;并在此基础上提出了考虑岩块强度、岩体完整性、地下水、地应力、片理面产状等因素的修正Q分级方法,得到了以地下水(出露情况、水压)、地应力(大小、与洞室轴线夹角)、片理倾角等为修正系数的Q′分级方法的计算公式。以十房高速通省隧道为例进行分析验证,分级结果与围岩的实际质量等级基本一致。研究结果可为复杂工程岩体质量分级方法的建立提供参考。

谷竹高速公路片岩隧道二衬开裂机理研究

片岩作为工程中典型的软岩,在隧道工程施工过程中常常诱发各类不良地质灾害。本文依托谷竹高速公路片岩隧道工程实例,通过对武当群片岩进行的X衍射矿物成分分析、吸水试验、崩解试验以及单三轴力学试验,发现其具有可塑性、膨胀性、流变性、易扰动性、损伤劣化、遇水软化、各向异性等特性。结合试验结果,从区域地质条件、围岩特性、地下水作用、地应力、设计施工等方面对片岩隧道二衬开裂成因进行了深入分析,揭示了片岩隧道二衬开裂机理。

基于武当群片岩各向异性试验的隧道围岩变形机理分析

针对通省隧道拱顶出现纵向裂缝、拱肩钢拱架被剪断等变形破坏问题,文章考虑武当群片岩各向异性特点,基于波速试验、单轴压缩与三轴压缩试验,结合围岩变形特征调查与数值模拟试验,分析了武当群片岩试样应力-应变曲线特征与破坏形态特征,建立了弹性模量、泊松比、抗压强度随片理倾角从0°~45°~90°变化时的对应关系,提出了隧道围岩破坏模式,总结了隧道围岩变形机理。研究结果表明:武当群片岩各向异性在隧道围岩变形破坏过程中起到了控制性作用;非对称模式为隧道围岩主要破坏模式;当隧道围岩最大剪应力与片理空间关系不利时,围岩沿片理面发生剪切破坏。研究结果对武当群片岩区域在建或拟建地下工程的现场设计、施工开挖具有重要的指导意义。

某建筑场地高切坡破坏模式及支护建议

武当群地层在鄂西北地区分布广泛,其中片岩岩组由于具有特殊的结构及构造,对片岩构成的高切坡如不进行适当的支护处理,对其长期稳定是不利的,往往成为工程高切坡稳定的薄弱部位。以丹江口市某房屋建筑场地后侧人工开挖高切坡为例,分析了影响片岩高切坡的变形破坏因素,形成机理及可能破坏模式,并提出了支护处理建议,对类似高切坡的支护处理有一定的借鉴意义。

武当群片岩隧道围岩变形破坏机理研究

围岩的变形破坏一直是隧道研究的热点问题,弄清围岩的变形破坏机理是解决该类问题的关键。依托在建的通省隧道,在调查隧道区工程地质条件及典型围岩变形破坏特征的基础上,分析围岩的变形破坏模式,探讨围岩的变形破坏机理。研究结果表明,围岩变形破坏归纳为对称模式、非对称模式两种。对称模式下,围岩应力、位移、塑性区呈关于水平面对称的分布形式;非对称模式下,洞周环向应力的量值会增大约15%,应力、位移、塑性区的分布将会发生偏转。围岩变形破坏机理总结为,不同的片理倾角导致了不同的洞周环向应力的量值和分布,而洞周环向应力分布又与片理呈现出一定的交切关系,形成了两种变形破坏模式。