高地应力条件下隧道开挖方式数值优选

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铁路隧道双指标高地应力界定及岩爆大变形分级标准

铁路隧道双指标高地应力界定及岩爆大变形分级标准隧道工程是现代交通建设中不可或缺的重要组成部分。

隧道的稳定性和安全性对于铁路运输的顺畅和乘客的安全具有重要意义。

在隧道开挖和使用过程中，高地应力和岩爆大变形是两个关键指标，对隧道工程的设计和运营都有着重要影响。

首先，我们需要明确什么是高地应力。

高地应力是指岩体内部承受的来自地层重力和地壳构造压力而引起的应力状态。

在开挖隧道时，如果隧道经过的地层中存在高应力区域，会对隧道的开挖和支护造成较大困难，并且可能引发岩体的破坏和塌陷。

因此，准确界定高地应力的范围和区域是非常重要的。

在高地应力界定方面，有一些常用的方法和指标可以参考。

首先是现场实测，通过钻孔和试验等手段获取地层的物理力学参数，如岩石的抗压强度、岩体的刚度等，从而推算出地层的应力状态。

其次是通过地质勘探，分析地层的构造和变形情况，结合地质构造图和构造应力场分析，来推测地层的应力状态。

此外，还可以使用数值模拟方法，利用有限元等数值方法进行计算，模拟地层受力状态。

综合这些方法和指标，我们可以制定出适合具体隧道工程的高地应力界定标准。

其次是岩爆大变形。

这是指在隧道开挖和使用过程中，岩体因应力变化或其他影响导致的大规模破坏和变形现象。

岩石爆破会导致岩层的破碎和溃决，而岩爆大变形则是岩体内部应力不均匀引起的大规模塌陷现象。

岩爆大变形不仅对隧道工程造成直接的破坏，也会威胁到隧道的使用安全。

在岩爆大变形分级标准方面，目前还没有统一的标准可供参考。

不同地区的隧道工程经验和地质条件不同，因此需要根据具体情况进行分级和评估。

一般来说，可以根据隧道的位置、地质条件、支护方式等因素来确定岩爆大变形的风险等级。

例如，隧道所处地质稳定的区域和采用了充分有效的支护措施的隧道可以确定为低风险等级；而处于地质不稳定区域且采取临时性或不足的支护措施的隧道可以确定为高风险等级。

根据不同的风险等级，可以制定相应的岩爆大变形分级标准，确定隧道工程的支护方案和安全措施。

高地应力条件下深埋隧道开挖方式数值优选及工程应用

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏａｖｏｉｄｒｏｃｋｆａｌｌｓａｎｄｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｏｆｓｕｐｐｏｒｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｃｃｕｒｒｉｎｇｉｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｔｕｎｎｅｌｓｉｎｈｉｇｈｓｔｒｅｓｓｉｅｆｌｄ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｒｓｈａｄｐｌａｎｓｔｏｕｓｅｅｉｔｈｅｒｓｔａｇｅｅｘｃａｖａｔｉｏｎｏｒｐｉｌｏｔｈｅａｄｉｎｇｅｘｃａｖａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｔｕｎｎｅ１．Ｆｕｌｌｆａｃｅｅｘｃａｖａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｐｉｌｏｔｈｅａｄｉｎｇｅｘｃａｖａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｓｔａｇｅｅｘｃａｖａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗｅｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｅｉｎｉｆｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｏｆｔｗａｒｅＦＬＡＣ３Ｄ．Ａｆｔｅｒａｎａｌｙｚｉｎｇａｎｄｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｅｆｌｄ，ｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｅｆｌｄａｎｄｓｔｒｅｓｓｉｅｆｌｄ，ｔｈｅｓｔａｇｅｅｘｃａｖａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｏｒｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄａｔａｐｒｏｄｕｅｅｄ．Ａｆｔｅｒａｄｏｐｔｉｎｇｔｈｅｓａｉｄｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｅｘｃａｖａｔｉｏｎｆａｃｅｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄｄｒａｍａｔｉｃａｌｌｙａｎｄｔｈｅｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｅｄａｔ

隧道施工中的开挖法选择与优化

隧道施工中的开挖法选择与优化隧道是一种地下通道结构，为了满足交通和基础设施建设的需求，隧道的开挖工作显得尤为重要。

开挖工作的选择与优化涉及到施工的成本、效率、安全等多个方面，下面将从不同角度来探讨隧道施工中的开挖法选择与优化。

首先，隧道的地质条件在开挖工作的选择与优化中起着关键作用。

地质条件包括地层岩性、地层厚度、地下水位等因素。

对于岩性较好、地下水位较低的地层，可以采用常规开挖法，如爆破开挖法和机械掘进法。

爆破开挖法通过引爆炸药来破坏岩体，然后利用机械设备将碎石清除；机械掘进法则是利用隧道掘进机直接切削岩石。

这两种开挖法的效率较高，但在施工过程中容易产生震动和噪音，对周边环境造成一定的影响。

而对于地层质量较差、存在大量水沙的地质条件，常规开挖法可能不适用。

这时可以考虑采用盾构机掘进法。

盾构机是一种专门用于隧道掘进的大型设备，它可以在地下进行作业，同时保持地表的稳定。

盾构机的优点是施工过程中产生的振动和噪音小，对周边环境的影响较小。

但盾构机设备的投资较高，在地质条件允许的情况下才会选择使用。

其次，隧道施工的安全性也是开挖法选择与优化的重要考虑因素。

隧道施工过程中，可能会遇到地质灾害风险，如塌方、地面沉降等。

在选择开挖法时，需要充分考虑这些风险，并进行风险评估和规避措施的制定。

比如，在地质条件较差的区域，可以采用先进的监测技术和支护措施，以保证施工过程的安全性。

在设计阶段，还可以进行地下工程的合理布局，避免地质灾害的发生。

此外，隧道施工的环保性也是开挖法选择与优化的重要考虑因素。

隧道施工会对周围环境产生一定的影响，如土壤和水体的污染，动植物的破坏等。

在选择开挖法时，应考虑如何最大程度地减少对环境的影响。

比如，在盾构机掘进法中，可以采用现代环保技术，如利用循环水系统、净化设备等，来减少废水和废物的排放。

此外，施工现场的垃圾分类、噪音控制等也是环保工作中的重要内容。

综上所述，隧道施工中的开挖法选择与优化需要综合考虑地质条件、安全性和环保性等多个因素。

高地应力状态下硬质碎裂岩隧道变形机理研究

高地应力状态下硬质碎裂岩隧道变形机理研究陈秀义【摘要】高地应力状态下硬质岩隧道产生岩爆,软质岩隧道产生大变形,在山区隧道建设中会经常遇到,也进行过大量的研究,但关山隧道硬质闪长岩在施工中遇到罕见的、特殊的大变形问题.通过对隧道区地质环境背景、岩石成分、岩体结构面特征、原地应力大小研究,配合理论分析,直观地解释硬质碎裂围岩的变形破坏特征与机理,为采取经济、合理的支护措施提供依据,隧道变形控制良好.%The hard rock tunnel with high geostress may encounter rockburst and the soft rock tunnel with high geostress may suffer large deformation,which happen frequently in mountain tunnel construction.Many researches have been conducted and the large hard flash rock deformation in Guanshan tunnel construction is exceptionally a rare case.This paper intuitively expoundsthe features and mechanism of deformation and failure of the hard cataclastic surrounding rock mass based on the study of the geological environmental background,rock composition,rock mass structure and characteristics,in-situ stress in the tunnel area and on the theoretical analysis,which provides a basis for taking economic and reasonable support measures to control tunnel deformation.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2017(061)011【总页数】5页(P56-60)【关键词】铁路隧道;硬质岩;碎裂;大变形【作者】陈秀义【作者单位】兰州铁道设计院有限公司,兰州730000【正文语种】中文【中图分类】U451关山特长隧道是新建天平铁路重点工程之一,长15.634 km,最大埋深830 m[1]。

高地应力软岩隧道超前平行导洞开挖对主洞影响:以玉龙雪山隧道工程为例

高地应力软岩隧道超前平行导洞开挖对主洞影响：以玉龙雪山隧道工程为例马建华;尤著刚;王化武;雷飞;胡雯杰;胡自强;杨刚铭;郝艳妲【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2024(24)10【摘要】为研究高地应力软岩隧道超前平行导洞开挖对主洞影响,依托玉龙雪山隧道工程,基于现场长期监测数据,结合有限差分程序FLAC3D建立数值分析模型,研究超前平导对主洞围岩应力、围岩位移和塑性区分布的影响,探明主洞与平导间最优间距。

研究结果表明:主洞开挖过程中,当掌子面超过监测面3.63倍主洞宽度的距离后,监测面拱顶沉降、上收敛、中收敛和下收敛值占最终变形值的80%以上,围岩变形稳定后上收敛值和中收敛值均大于拱顶沉降;平导超前开挖可有效改善主洞围岩应力环境,主洞与平导间距较大时,围岩应力改善效果不佳,随着二者间距逐渐减小,围岩应力改善效果逐渐增强,但主洞与平导间距过小时,二者开挖产生的塑性区会贯通,综合考虑,确定主洞与导洞最优间距为3.5倍导洞宽度;主洞拱顶沉降值和仰拱隆起值随着主洞与平导间距的减小而增大,左右拱腰水平位移值随着主洞与平导间距的减小先减小后增大。

【总页数】11页(P4265-4275)【作者】马建华;尤著刚;王化武;雷飞;胡雯杰;胡自强;杨刚铭;郝艳妲【作者单位】中国铁路昆明局集团有限公司滇西铁路建设指挥部;西南交通大学极端环境岩土和隧道工程智能建养全国重点实验室;中国铁路昆明局集团有限公司;中铁隧道局集团建设有限公司【正文语种】中文【中图分类】U25【相关文献】1.极高地应力软岩隧道超前导洞应力释放及多层支护变形控制技术2.高地应力软岩隧道超前导洞位置优化研究3.高地应力软岩隧道超前导洞法施工围岩变形预释放规律分析4.高地应力软岩隧道超前导洞施工5.高地应力软岩隧道超前导洞扩挖施工过程受力变形分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

高地应力条件下千枚岩地段隧道稳定性分析

粉砂质板岩。该地段的埋深在２０ｍ左右，水００
法，并将其应用于块体岩体中的大变形的力学分析Ｌ。经过多年的努力，他和同事于１８７］９０年开
发ｅｓｌＥＵｎｖｒａＤｓｉｃＥｅｎｏｅＬ。它把不连续岩体看ｉｎｔｌｍｅｔＣｄ）８ｔ］
本文以Ｂ洞里程为Ｂ３３Ｋ＋２７的地质素描为依据，采用上节描述的隧道开挖和支护结构施设全过程的数值仿真方法，进行该地段高地应力条件下千枚岩和板岩的隧洞稳定性及围岩变形分
析。
续面（以下将不连续面统称为节理）的力学行为。该程序经过多年的完善和更新已被广泛地应用于隧道开挖和支护的应力分析中［。ｇ］锦屏水电枢纽工程分别由锦屏一级和二级电站组成。一级装机容量３０万ｋ，二级４０万６Ｗ８
成是由离散的岩块和岩块间的节理面所组成。岩
块能移动、转动和变形，而节理面可被压缩、滑
动和分离，从而可以较真实地模拟岩体中的不连
平侧压系数约力０８．。初始地应力非常高，如何保证该地段洞室的正常施工最为关键。
世界上埋深最大的法国谢拉水电站引水隧洞（最大埋深２１ｍ）接近，其平均埋深大于１５０６９０ｍ的洞段占单洞全长的７．，为世界之最。锦３１／９５

高地应力隧道施工技术

▪ 二次衬砌拱顶下沉及水平收敛测点间距20— 30m，量测频率1次/3d；
▪ 隧底隆起测点间距30—50m，量测频率1次 /7d。
▪ 结构压力、应力监测读数频率1次/d
10.3、数据分析统计
a、原始施工记录 b、时间—位移时态曲线图 c、回归分析曲线图 d、纵断面汇总图
10.4、回归分析
▪ 指数函数
Pmax——围岩最大地应力
Rb——围岩抗压强度
法国隧道协会中国分级标准日本新奥法指南
极高地应力 <2 <4 <2
高地应力 2~4 4~7 2~6
一般地应力 >4 >7 >6
2、软岩隧洞开挖后的应力场变化
2.1、高地应力软岩隧道围岩变化特征
塑性硬化区弹性区
塑性软化区塑性流动区
2.2、软岩应力—应变曲线 σ
＝a
e
b t
(t=∞时 μ=a)
▪ 对数函数＝a＋ b
1 ln t
(t=∞时 μ=a)
▪ 双曲线函数＝ t
a bt
(t=∞时 μ=1/b)
最小二乘法确定变量a、b
以
＝a
e
b t
为例
将函数转化为 lnu=lnr-b/t
令 y=lnu ; a=lnr ; x=-1/t 得y=a+bx
a
1400 1200 1000
800 600 400 200
0
变形量(mm)
3 月2 5 日 3 月3 0 日 4 月5 日 4 月1 5 日 4 月2 5 日
初期支护水平收敛变形纵断面图
7、F7断层支护变形特点
▪ 初期支护一般在第6～8天变形量达到约150mm时，型钢表面喷射混凝土开始剥落

川藏铁路高地应力软岩大变形隧道施工方法分析

川藏铁路高地应力软岩大变形隧道施工方法分析吴军国，高飞（中铁四局集团第二工程有限公司，江苏苏州215000）作者简介：吴军国（1979$），男，湖南衡阳人，毕-于北京交通大铁道工程本科，，高级工程师；专—方向：1下工程施工。

;册嗥»:酣：中图分类号：U455.4文献标识码:A文章编号：（007-7359（202/）03-0140-06DOI：10.16330/ki.1007-7359.2021.03.069!引言川藏铁路是国家"十三五”重大建设项目计划中的重中之重，是西藏自治区对外运输通道的重要组成部分，是引导产业布局、促进沿线国土开发、整合旅游资源的黄金通道。

规划建设川藏铁路对西藏、四川乃至中国西部经济社会发展具有重大而深远的意义。

川藏铁路雅安至林芝段地貌形态主要受青藏高原地貌隆升的影响，总体地势西高东低。

为我国地势第二梯度的四川盆地过渡到第三梯度的青藏高原，地势急剧隆升抬起，为典型的“V”形高山峡谷地貌，具有“三高、两强”的典型地质特征,表现为：高烈度地震、高地应力、高地温，强烈发育多样化地质灾害、强烈发育深大断裂，造就了川藏铁路极为复杂的宏观地质环境。

高地应力软岩大变形隧摘要：文章依托川藏铁路项0%1应力软5大789道工程，通过对川藏铁路沿线1质条件分析,结合川藏铁路施工JK及软5大78EM管理研Q。

对9道不同等级高1应力软5大78段采取YZ预留78量、长'锚杆相结H、多层支护体系、早高强喷射混凝土、衬rs后设置消能缓冲层等措施综,对类似工程施工具有一定的借鉴意义。

关键词：川藏铁路；高1应力；软5大78；施工技术道通常具有围岩变形量大、变形速率高、变形持续时间长等特点，部分地段甚至出现初支变形破坏、钢架扭曲、侵限拆换等现象，给设计和施工带来极大的困难。

隧道施工中高地应力作用下软岩大变形段的安全、快速、有效治理，一直被誉为“世界性难题”，是决定川藏线建设成败的关键因素。

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斜坡地貌发育，峰顶呈浑圆状，丘脊宽缓，山岭穿越区地形切割较强，山间沟谷发育，沟谷峡窄。
施工过程中开挖揭露围岩发育有褶皱等小型构造，围岩软硬交替，且具有高地应力特点，施工中多处出现偏帮、挤压掉快，围岩沿锚杆层状剥落致使支护扭曲破坏等现象。针对隧道内出现问题，采用下导洞超前开挖法进
宜巴高速公路石门垭隧道采用分幅式，左幅起讫桩号为ＺＫ１１８＋９６３－ＺＫ１２６＋４８７，右幅起讫桩号为ＹＫ１１８＋９４８－ＹＫ１２６＋４４１，全长约７５００ｍ，隧道最大埋深约８７８ｍ，属特长深埋隧道。隧道区属构造剥
．．．
Ｉ－＝－Ｊ地应力条件下隧道开挖方式数值优选
口
Ｌ＿．
李璞晟，李桂花（１．高密市公路局，山东潍坊２６１５００；２．潍坊市公路局，山东潍坊２６１０４１）
摘要：针对高地应力条件下隧道施工过程中出现的挤压掉块、支护结构扭曲பைடு நூலகம் 坏等现象，拟采取下
面法、下导洞超前开挖法、上下台阶法三种开挖方案，对比分析位移场、塑性区、应力场的分布特征，
比选确定出合理的开挖方法。
关键词：深埋隧道；高地应力；下导洞超前开挖；开
挖方法；数值模拟
钢筋网片，锚杆采用２砂浆锚杆，长３ｍ，梅花形布
置，纵横向间距均为１．２ｍ。
ｗｅｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｅｉｆｎｉｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｏｆｔｗａｒｅＦＬＡＣ３Ｄ，ａｎｄｔｈｅｄｉｓｔｉｂｒｕｔｉｏｎｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｉｅｆｌｄ，ｐｌａｓｔｉｃ
Ｐｕ．ｓｈｅｎｇ．ＬＩＧｕｉ — ｈｕａ
（１．ＧａｏｍｉＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＢｕｒｅａｕ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ眈扣ｎｇ２６１５００Ｃｈｉｎａ；
蚀、侵蚀中低山深切沟谷地貌区，地形切割较深，沟谷
ｓｔｕｄｙｉｔｓｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅｅｎｔｉｒｅｓｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｕｎｄｅｒｐｉｌｏｔｈｅａｄｉｎｇｅｘｃａｖａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｂｅｎｃｈｉｎｇｔｕｎｎｅｌｍｅｔｈｏｄ
中图分类号：ＴＵ４５７文献标识码：Ａ
难，需要借助于有限元、有限差分和离散元等数值方
法和软件。
ｌ工程概况
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｕｎｎｅｌ
ｅｘｃａｖａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｕｎｄｅｒｈｉｇｈｇｅｏｓｔｒｅｓｓ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｈｅｎｏｍｅｎａｏｆｆａｌｌ—ｂｌｏｃｋａｎｄｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅ’ Ｓｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎａｐｐｅａｒｅｄｉｎｔｕｎｎｅｌｃｏｎ－ｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｕｎｄｅｒｈｉｇｈｇｅｏｓｔｒｅｓｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｌａｎｓｔｏｕｓｅｕｎｄｅｒｐｉｌｏｔｈｅａｄｉｎｇｅｘｃａｖａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｉｎｏｄｅｒｒｔｏ
导洞超前开挖法施工。为研究该开挖方式的可行性，利用有限差分软件ＦＬＡＣ３Ｄ模拟分析了全断
引言
在深埋隧道勘察设计和施工过程中，高地应力的存在，是影响隧道稳定的重要因素，主要表现为硬岩岩爆和软岩大变形或塑性破坏。高地应力引起的岩爆、流变、断层软岩挤人大变形等灾害给施工带来的困难也随之出现』。在深部软岩工程中，由于涉及到物理非线性、几何非线性和接触边界非线性等力学问题，因此其理论解的求解在数学上遇到非常大的困
行施工。初期支护采用１０ａｍ厚Ｃ２０喷射混凝土，８
２．ＷｅｆｉａｎｇＴｒａｎｓｐｏｔｒａｔｉｏｎＢｕｒｅａｕ，ＳｈａｎｄｏｎｇｅｉＷｆａｎｇ２６１０４１Ｃｈｉｎａ）