高地应力软岩隧道大变形发生机理及控制技术研究
高地应力隧道软岩大变形段径向收敛控制措施
在隧道工程中，软岩地层的变形和收敛一直是一个令人头疼的问题。
尤其是在高地应力地区，软岩隧道的大变形段径向收敛控制措施更加重要。
本文将从技术措施、监测手段和管理方法等方面探讨高地应力隧道软岩大变形段径向收敛的控制措施。
1. 技术措施在软岩地层的隧道施工中，为了控制大变形段径向收敛，可以采取以下技术措施：- 合理的支护结构：选择合适的支护结构对软岩地层进行支护，比如钢架加混凝土梁、喷锚网、锚喷等，以增加地层的稳定性和承载能力，减少变形和收敛。
- 合理的巷道布置：通过合理的巷道布置，使得地层受力均匀，减小高地应力对软岩地层的影响，从而减少变形和收敛的发生。
- 降低开挖面积：通过减小开挖面积和采用分段开挖的方式，减少软岩地层的受力范围，减小地层变形和收敛的情况。
2. 监测手段在施工过程中，为了及时发现软岩地层的变形和收敛情况，可以采用以下监测手段：- 地下水位监测：通过监测地下水位的变化，及时了解软岩地层的湿度情况，从而判断软岩地层的稳定性和变形状况。
- 地表位移监测：采用地表位移监测仪器，对隧道周边地表位移进行实时监测，及时发现软岩地层的变形和收敛情况。
- 支护结构变形监测：通过监测支护结构的变形情况，及时了解支护结构的承载能力和软岩地层的变形情况，为及时采取补救措施提供数据支持。
3. 管理方法在施工管理方面，要加强对软岩地层大变形段径向收敛的管理，可以采用以下管理方法：- 强化监理管理：加强监理单位对软岩地层变形和收敛的监管，及时发现问题并提出解决方案，确保隧道施工的安全和顺利进行。
- 强化施工队伍管理：加强施工队伍对软岩地层变形和收敛的认识和管理，提高施工人员的安全意识和质量管理水平，确保施工质量和隧道安全。
- 强化应急预案管理：建立完善的软岩地层大变形段径向收敛的应急预案，规范应急处理流程，确保在发生问题时能够迅速采取有效措施，保障施工安全。
高地应力隧道软岩大变形段径向收敛控制措施包括技术措施、监测手段和管理方法三个方面。
6 韩常领- 软岩大变形隧道工程处治技术
软岩大变形隧道工程处治技术研究汇报人：韩常领汇报提纲一. 概述二. 大变形软岩分类与分级三. 软岩大变形机理四. 新型支护措施五. 软岩隧道大变形控制技术六. 软岩大变形隧道工程案例1. 概述截至2017年底，我国公路隧道已达16229处、1528.51万米，其中，特长隧道902处、401.32万米，长隧道3841处、659.93万米。
我国建成的超过10km以上公路山岭隧道有8座：最长的为陕西终南山隧道，长18.02km第二为山西西山隧道，长13.65k第三为山西虹梯关隧道，长13.11km第四为台湾雪山隧道，长12.9km第五为甘肃大坪里隧道，长12.2km第六为陕西包家山隧道，长11.2km第七为山西宝塔山隧道，长10.2km第八为四川泥巴山隧道，长10 km1. 概述水下隧道得到长足发展，过去“遇水架桥”单一选择在改变，穿洋越海，桥隧并重，择优选择。
上海崇明长江隧道厦门翔安海底隧道青岛胶州湾海底隧道港珠澳沉管隧道-世界级工程南京纬三路长江隧道广东深中通道八车道沉管隧道（在建）纵观我国公路隧道的发展，起步较晚，但发展很快。
1. 概述路方面，已建成超过20km的特长隧道：1.西格二线新关角隧道（32.69km）2.兰渝线西秦岭隧道（28.24km）3.石太客专太行山隧道（27.84km）4.瓦日铁路南吕梁山隧道（23.44km）5.南疆线中天山隧道（22.45km）6.向莆铁路青云山隧道（22.17km）7.太中银铁路吕梁山隧道（20.78km）8.兰武二线乌鞘岭隧道（20km）1. 概述方面，在建超过20km隧道：1.大瑞铁路高黎贡山隧道（34.54km，高温热害、岩大变形、涌水、岩爆、岩溶、活动断裂带、高烈度地、放射性、有害气体、滑坡、偏压、顺层等多种地质，隧道最大埋深1155米，穿越19条断层，被誉为地质物馆”。
）2.成兰铁路平安隧道（28 .43km）3.成兰铁路云屯堡隧道（22.92km）4.蒙华铁路三荆段崤山隧道（22.75km）5.成昆二线峨米段小相岭隧道（21.77km）6.敦格铁路当金山隧道（20.1km）1. 概述1. 概述界上已建成最长铁路隧道瑞士圣哥达隧道（57km）国和意大利之间57km的D’Ambin铁路隧道正在设计根廷和智利之间穿越安第斯山脉52km隧道正在规划界上最长的公路隧道挪威洛达尔隧道24.5km，双向行驶，2000年11月27日正式通车1. 概述1. 概述随着公路、铁路建设技术标准的提高，穿越地区的自然条件、地质环境越来越，建设规模和难度越来越大。
高地应力大断面软弱围岩隧洞开挖变形控制技术
则该部位 的最 大地应力在 ４ ． ５ ． Ｐ 。在干燥条 ２０～ ００Ｍ ａ
收 稿 日期 ：２ １ ｏ ２ ０ ２一 ４— ６
顶拱喷 Ｃ ３ （ Ｆ ０ 硅粉 ）钢纤维混凝土厚 ２ ｍ；⑤全断 ０ｃ
面 系统布置 中空注浆锚杆 西３ ，Ｌ为 ６０ｍ和 ８ ０ｍ， ２ ． ．
＠ １０ｍ×１０ｍ。支护布置见 图 ２ ． ． 。
１ 工 程概 述
锦屏二级 电站 引水 隧洞 由 ４条相互平行 的隧洞群 组成 ，洞 间 中心距 ６ ． ０ ０ｍ，平 均洞 长 １． ７ｋ ６ ６ ｍ，平 面布置见 图 １ 。断 面 为 马蹄 形 断 面 ，最 大 开 挖 洞径 １． ４ ６ｍ，面积 １２ ３ １ ２引水洞 绿泥 石软岩 ７ ． ２ｍ 。 ， 洞段总长 ６９ ０ｍ，其 中 洞 连续 长 ２７ ０ｍ， ２洞 ２ ． １ ６ ．
作者简介 ：董
宁 （９ ５一） １６ ，男 ，四川阆 中人 。高 级工程师 ，主
要从事隧道 及地下 工程施工 技术研 究。Ｅｍａ ：ｕ２ ２ － ｉ ｇ ０ ０ ｌ
＠ ｑ ． ｏ 。 ｑ ｃｍ
董
宁 ：高地应力 大断面软弱 围岩隧洞开挖变形控 制技术
・１３・ ６
（ ）径 向支护 强度 不 够 ，大部 分 洞段 开挖 虽 然 ４
安全 通过 ，但 格栅 拱架加锚喷支护的体系无法抵抗 围
岩持 续 变形 。
（ ）设 计 未充 分考 虑 在开 挖后 ，支护 形成 体 系 ５
前 的预留变形余量 ，导致变形侵限 ，需 要二次扩挖 。 （ ） 没有及 时有效 地 对地 下水 进 行引 排 ，使 地 ６ 下水 持续浸泡软化围岩 。
０ 引 言
文献标 志码 ：Ｂ
文章编号 ：１０ —８２ （０ ２ ０ — １２— ４ ０ ３ ８ ５ ２ １ ）５ ０ ６ ０ 件下 ，完整 的绿 泥石 片岩 为 ３ ． ａ ８ ８ＭＰ ，软化 系 数小 于 ０５ ． ，其粘聚力 ｃ １．４ Ｍ ａ ＝ ３ ７ Ｐ ，摩擦角 ＝ １４ 。 ２．３ ；
隧道围岩大变形问题及施工控制新技术研究
软岩隧道大变形的控制技术，主要有， 1、为减轻作用在支护结构形变压力而容许变形的方法 2、为了控制松弛而尽可能早地控制变形的方法， 即所谓的柔（韧）性支护设计和刚性支护设计，两者
的理念是完全相反的。
17
容许变形--柔性支护设计（针对挤压性大变形） （1）先行导坑法。即先掘进比较长的导坑，通过导
1
工程背景介绍 隧道大变形实例及发生原因 隧道大变形基本特征及发生机理 隧道大变形控制技术 工程实例
2
成兰铁路，正线长度457.6km，全线桥隧工程占85.96 ％，隧道33座共332.392km，其中10km以上隧道14座， 最长隧道28.4km。
成兰铁路穿越龙门山岷山西秦岭高山峡谷等地貌，山 高谷深，全线隧道埋深在1000m以上段落达85.976km， 500m～1000m段落更是多达151.334km。
6
隧道全长4.99 km，是控制南昆铁路铺轨工期的重点工程，共有390 m洞段发 生了大变形，初期变形量达到1000毫米，导致施工受阻，原设计的普通砂浆 锚杆被压弯，格栅构件被挤压成麻花形状，衬砌结构挤压破裂，支护系统受 到严重破坏。
为控制变形，采用了自钻式锚杆系统，锚杆长度为6-13米不等，直径32毫米， 间距0.5-1.25米。注浆方式为中空管，锚固排气环，加止浆塞方法。压力 1.5-2.0Mpa。支护效果明显
处理措施：①开挖总体采用双侧壁法；②初期支护钢架及临时支撑采 用I22型工字钢、自进式锚杆，超前支护小导管，拱脚两侧增设小导 管锁脚。导坑开挖时预留变形；③修改原设计仰拱；④二次衬砌采用 双层钢筋网，与仰拱预留钢筋焊接；⑤对需换拱段及开挖后变形较大 的地段，除施作长的自进式锚杆外，再采用小导管进行双液注浆。
软岩大变形隧道成因分析及控制施工技术
构造作用 、地温作用和地球 自 转作用形成 “ 岩 体未经人 工开
挖和扰动之前 的天然 应力状 态” 即初始应 力。“ 由于地表 或
地下开挖 、加荷或减荷 引起 初始应 力发 生改 变所产 生 的应 力 ，使围岩形成回弹区和松动圈而发生形变” 。
（ ２ ）开挖短进 尺 ， 初 支快速 封 闭成环 。尽 量减小 单循
面 出现裂缝 ，进 而 出现 纵 向裂 缝 、崩 落 ，环 向裂 缝 出现 ； 当累计变形量不 足 ３ ０ ｃ ｍ 时，钢架 发生 扭 曲变形 ，甚至 扭 曲错断 ，喷混凝土 表面 出现大量 裂缝 、掉块 ，必须及 时进 行套拱等加固措施 ，否则继续发展将造成塌方 。
４ 变形控 制技 术
变形压力 ， 只有提供足够的刚性支撑才能抑制围岩的变形 。
３ ． ３ 施 工 因 素
（ １ ）封 闭不及 时 ，为软岩 继续风化 提供 空间 和时间条 件。一是洞室开挖后岩面不及时封 闭 ，会 加快岩石 的风化 、
崩解 ，使之二次超挖 ，加大松动圈 的范围 ，降低 围岩强 度 ； 二是支 护未 及时封 闭 ，主要指 隧道 开挖后 初期支 护未 能在 最短的时 间内封 闭成 环 ，不 能 以环状 结构 体 系参 与 受 力 ，
取得 了良好 的效果 。 （ １ ）减少施 工扰动 ，贯彻“ 爱 护” 围岩 的施 工理念 。在
（ １ ）围岩遇水具有膨胀性 ，形成 较大 的膨胀力 。隧道 变形段 围岩主要 为炭质板 岩与炭 质千枚 岩 ，遇水 后很 快崩 解 ，侵水后一般表 现 出明显的体 积增加 ，具 有很 大 的膨 胀
性 。从而产生可观 的膨胀压力 ，直接加荷 在初支 系统上 。
高地应力软岩大变形机理及防治措施研究现状
高地应力软岩大变形机理及防治措施研究现状作者：何欣来源：《卷宗》2019年第32期摘要：随着我国基础设施建设的不断发展，在各种复杂地质环境下修建的隧道会越来越多，特别是在围岩软弱，高地应力存在的隧道中。
在这种隧道的施工期间，隧道周边支护结构受力不断增加，受力时间长，变形增大。
最终导致支护结构变形破坏，严重影响正常施工。
为了有效的给出防治措施，就必须先弄清楚高地应力下软岩大变形的机理。
关键词：高地应力;大变形机理;防治措施1 引言近年来，我国的经济建设取得了巨大的进步，基础设施的建设发展迅速。
隧道的建设在我国的基础设施建设中有着举足轻重的地位。
目前隧道建设过程中隧道埋深越来越大，初始应力越来越高。
隧道周边也存在许多软弱围岩，软弱围岩一般认为是强度不高、表面风化严重、流变作用明显、破碎的具有这一类特质的岩石的总称。
在这种环境下修建隧道时，流变大、位移大等问题不断涌现。
基于这种情况，对其变形机理和防治措施研究成为了工程工作者的研究重点。
2 高地应力隧道大变形机理及防治措施研究该怎么定义高地应力呢？陶振宇[1]认为高地应力环境是指上部岩体总的质量小于岩体水平应力分量时。
目前对软岩的定义大致可以分为三种，分别是工程定义、指标化定义和描述性定义。
何满潮根据软岩的塑性机理和强度变化特征，把软岩划分为了四种，分别是高应力软岩、膨胀性软岩、复合型软岩、节理化软岩。
对于变形的产生，Terzaghi[2]根据大变形产生的原因将大变形划分为了两类。
第一类是挤出变形。
是指隧道开挖后岩体应力重新分布，造成部分岩体受力超过限制而产生变形。
第二类是膨胀变形，指围岩中的一些膨胀性矿物质与水发生反应而变形破坏。
除此之外，Anagnostou[3]认为大变形可以在任意岩层中产生，这是因为大变形主要取决于地应力的初始状态和岩层强度。
2.1 下面将列举二个例子分析高地应力软岩大变形机理及防治措施研究2.1.1 榴桐寨隧道[4，5]榴桐寨隧道是成都到兰州铁路线上一个必经隧道，它位于茂县与龙塘之间，修建时采取的是左线和又线分开修建的方案，其中左线和右线间距为30-40m。
软岩隧道变形特征及支护机理的研究
具体 的说 ， 以下几个 方 面 ： 须改 变传 统 的单纯 提 高支护 有 必
支护 结构及 强度 应 与加 固围岩 、 高 围岩 承 载能力 提 其强度 特性 、 泥质 含量 、 结构 面特 点及 其 塑性 变形力 学特 点差 异 刚度 的思想 ， 与围岩变形及 强度 相匹配 ， 实践证 明 ， 单纯 提高支 护刚度 很大 ， 其种类是不 同的。根 据特性的差异 及产生 显著 塑性变形 的 相结 合 ， 机理 ， 软岩可分为三大类 ， 即膨胀性软岩 （ 也称低强 度软岩 ） 节 理 的方 法是 难以奏效 的； 、 必须 采取卸压 、 固与支护相结 合 的方法 ， 加
也将很快被压坏 。 地质隧道表现得尤 为明显 ， 其变形 量大 、 变形速 度快 、 持续 时 间长 变形特点 的刚性架 ， ２ 隧道多为环 向受压 ， ） 且非对称 。隧道开挖后 不仅顶板 变形 的特点 已超 出了传 统支护理论的范畴 。 底板也将产生强烈底鼓 ， 如隧道 支护对底 板不加 控制 ， 往 软岩隧道 的特点使得 软岩 隧道 支护 问题 成为 困扰 隧道 建设 易 冒落 ， 往 出现强烈底鼓并 引发 两帮破坏 、 顶坍落 的现象 。 的重大 问题之一 。 由于 软岩 隧道 支护不 当而 造成 的 巨大返 修量 不仅造成很大 的经济浪 费 ， 且使整 个 隧道生 产 陷于 困境 ， 至 而 甚 ３ 隧道变形随深度增加 而增 大。不 同隧道 ， 同地质条 件下 ） 不 超 支 关闭 。据不完全 统计 ， 每年 隧道 掘进 上百 千米 ， 岩 隧道 约 占其 都存在一个软化 临界 深度 ， 过临界 深度 ， 护 的难 度就 明 显增 软 大， 且隧道变形在不 同的应力作用下 ， 有明显 的方 向性 。 中的 １１ 。由于软岩支护 的问题 ， ／０ 大约有 １６的软岩 隧道需要 返 ／ ４ 软岩 的失水和 吸水 均可造 成软 岩发 生膨胀 变形 破坏 或泥 ） 修、 维护 ， 以能 否解决好 软岩隧道 的支护等 问题 ， 我 国隧道 掘 所 是
高地应力软岩隧道施工变形控制方法试验研究
文献标志码 ： Ａ
文 章 编 号 ：１７ ７ １ ２ １ ） １— ０ ５— ６ ６ ２— ４ Ｘ（０ ２ ０ ００ ０
Ｔｒ ａ ｓ ａ ｃ ｎ Ｄｅ ｏ ｍ ａ ｉ ｎ Ｃｏ ｔ ｏ ｕ ｉ ｇ Ｔｕ ｅｉ ｉ ｌＲｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｆ ｒ ｔｏ ｎ ｒ ｌｄ ｒ ｎ ｎｎ ｌ ｎｇ ｉ ｏ ｔ Ｇ ｒ ｕｎ ｔ ｇ ｏ ｓ ｒ ｓ ｎ Ｓ ｆ ｏ ｄ ｗｉｈ Ｈｉ ｈ Ｇｅ ・ ｔ ｅ ｓ
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高地应力软岩隧道大变形发生机理及控制技
术研究
高地应力软岩隧道指的是处于高地应力环境下的软岩地层中开挖
的隧道。
由于所处的高地应力环境导致了软岩地层的高地应力状态，
因此开挖隧道时会导致地层变形和破坏，特别是隧道大变形。
因此，
对于这种隧道，需要研究其发生机理和控制技术。
隧道大变形的发生机理主要包括以下几个方面：
1. 地层原有结构的破坏：隧道开挖会破坏地层原有的结构，导致
地层松动和变形。
2. 地层的应力状态改变：隧道开挖会导致地层应力状态的改变，
特别是高应力地区的地层应力状态，从而引起地层的变形和破坏。
3. 近似于松散垫层的软岩：这种软岩原本就具有不易承受应力的
特点，因此在高应力环境下更加容易发生变形和破坏。
4. 地层水文特征：地下水会影响地层的应力状态和稳定性，因此
隧道开挖时需要考虑地下水的影响。
针对以上机理，可以采取以下控制技术：
1. 实施一定的支护措施：在隧道开挖时需要实施适当的支护措施，如喷锚、加固网等，以保证隧道的安全稳定。
2. 降低地层应力状态：采用降水、减载等措施来降低地层应力状态，从而减小隧道的变形和破坏。
3. 优化隧道设计方案：通过优化隧道设计方案，如采用浅埋式隧道、采用适当的半圆形、梯形等断面形式等，来减小隧道变形和破坏。
4. 做好隧道施工管理：严格控制隧道施工期间的工程质量和安全
管理，确保隧道的安全稳定。
综上所述，高地应力软岩隧道大变形的发生机理和控制技术是一
个综合性问题，需要对各种因素进行综合考虑，以保证隧道的安全稳定。