峡口隧道高地应力软岩大变形施工控制技术

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高地应力软岩隧道施工变形控制方法试验研究

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
ZOU o g Ch n ,Z HANG n i g Mi q n ,LIYa z n n o g ,Z HANG e x n W n i
( .Tcn l yC ne o hn ala u nl ru o , t. L oa g4 10 , ea ,C ia 1 eh o g et o rfC iaR i yT n e GopC . Ld , uy n 7 0 9 H n n hn ; w 2 n ier gMa a e et et , nsyo alaso hn , ei 8 4 hn ) .E gne n n g m n ne Miir R i y C ia B i g 10 4 ,C ia i C r t f w f j n 0
o c rig a i ee ts p fb n h e c v t n meh d aes mmai d h o cu in rw r sfl w :1 c u r tdf rn t so e c x a ai to r u n f e o rz .T e c n l s sda n ae a ol s )Re e o o .
Ab t a t h o t l o h eo mai n i d c d b u n l g i o r u d wi ih g o sr s s s d e s r c :T e c n r f t e d f r t n u e y t n ei n s f g o n t h g e —t s i t i d,wi o o n t h e u t h

高地应力软岩隧道大变形预测及防治研究

高地应力软岩隧道大变形预测及防治研究

高地应力软岩隧道大变形预测及防治研究摘要:总结高地应力软岩隧道大变形成因,比较各种大变形预测技术,归纳大变形防治措施。

分析表明:大变形形成机制、变形模式与一般围岩变形破坏不同,需要加强研究;目前还没有形成一套系统、完善和易于推广应用的现场地质分析、监测试验、分析评价预测体系;在支护参数方面,需要一套预测预报方法体系和相应工程对策;针对不同机制、不同等级的大变形,需制定合理大变形防治措施。

以期为今后软岩大变形稳定性控制提供有益参考。

关键词:隧道稳定性高地应力大变形预测与防治高地应力下软弱围岩挤压大变形,是目前备受关注的隧道难题之一,其变形机理及结构受力特征复杂,目前尚未得到完整的解决。

首例严重的交通隧道围岩大变形是1906年竣工的长19,8km辛普伦I线隧道;我国南昆铁路线家竹箐隧道390m(IDK579+170~+560)洞段发生大变形:日本艾那山I线400m大变形路段用36个月才得以通过。

总之,目前在围岩大变形机制、围岩大变形的预测理论和控制技术方法体系方面值得进一步深入研究,具有科学理论意义和现实价值。

1 大变形成因分析1.1地质方面的原因根据我国大量隧道统计,大变形隧道多发生在泥岩、页岩、千枚岩等软岩,在构造及风化影响显著时变形更大,同时伴有地下水渗流和高地应力时更易产生大变形。

1.2施工方面的原因隧道围岩变形量的大小除受地质条件客观因素影响外,与施工方法及手段有很大的关系。

如果喷锚支护施做不到位、仰拱和二次衬砌距离掌子面距离过长、开挖后无法及时封闭成环,而重点放在施工进度,施工单位变形监控量测不规范或不及时、钢架底部悬空或长期积水浸泡,得不到及时处理等因素都对大变形的发生有直接的影响,甚至促进了大变形发生。

1.3设计方面的原因主要表现在对地质条件了解不够,根据有限的探孔了解地质情况,对变形程度估计不足,以致支护措施不到位。

如果设计的锚杆不够长,就无法穿过松动圈,对围岩加固起不到很好的作用。

深埋软岩隧道围岩大变形灾变机理及控制研究

深埋软岩隧道围岩大变形灾变机理及控制研究

深埋软岩隧道围岩大变形灾变机理及控制研究隧道工程中,软岩隧道的围岩大变形与灾变是比较常见的问题。

这种变形与灾变不仅会造成工程进展缓慢,也会对人们的生命财产造成威胁。

因此,对于软岩隧道围岩大变形和灾变机理的研究和控制显得尤为重要。

软岩隧道围岩大变形的形成机理是多方面的,常见的因素有以下几个方面。

1、围岩地应力的作用。

软岩隧道周围的地质结构较松散,地应力的大小受到了岩层变形和移位的影响,因此会对软岩隧道围岩产生较大的压力,并引起岩层的变形。

2、地下水的作用。

地下水的压力和流动方向也会使岩石发生变形。

因此,在软岩中开挖隧道时,如果不及时处理水的问题,就会因为水流的作用而引发滑坡、塌方等灾变。

3、开挖施工的影响。

软岩隧道开挖能力过强,会导致隧道周围的围岩受到破坏,并发生位移和塌方等变形现象。

4、围岩自身的性质。

软岩围岩本身具有一定的变形性能,加之地震、风化等环境因素的影响,也会导致围岩大变形。

为了控制软岩隧道围岩的大变形,需要对研究结果进行整合,实现多方面、多角度的控制措施。

1、优化支护结构。

在进行软岩隧道施工的过程中,可以采取更加严密的支护结构体系,如采用高强度材料、优化加固方案,从而控制围岩变形。

2、加强隧道预处理工作。

地下水可能是软岩隧道工程中最主要的问题之一,必须在隧道施工中加强对地下水的处理工作,确保水的流向和分配不影响围岩的稳定性。

3、动态监测围岩的变形。

采用遥感技术、GPS定位技术、遥感图像处理等技术手段,实现对软岩隧道变形过程的精确监测,从而及时控制围岩的变形程度。

4、应对地下水体系的不同。

软岩隧道围岩大变形不完全有一个模式,不同隧道周围的地下水体系因地质情况的不同而存在差异。

所以,针对不同的水体系,需要量身制定不同的应对措施。

5、提高施工过程的效率。

软岩隧道工程的施工周期通常比较长,如果不能在较短时间内完成相应的工程,就会让软岩隧道工程变得繁琐和冗长,从而增加了围岩险象,预测灾变等的可能性。

软岩大变形隧道灾害预防和治理施工技术

软岩大变形隧道灾害预防和治理施工技术

可能更 大 , 当超 这 一 范 围 时 , 板 岩 中的 地 下 水 由 于
渗透压 力进 入塑 性 区 , 而 千 枚 岩遇 水 即软 化 、 泥化 , 使塑 性 区条 件 恶 化 , 塑性 区 范 围加 大 , 这 又 使 地 下
水进 一步 发 育 。塑 性 区 的加 大 和地 下 水 的 发 育 互
对初 期 支 护 大 变 形 侵 限 和 塌 方 段 进 行 注 浆 处
护 。针 对隧道 内围岩 水 平 应 力 过大 的情 况 , 将 软 弱 围岩段 原设计 的锁 脚 锚 杆 变 更 为锁 脚 导 管 , 并 根 据
理后 , 采 用 风 镐 和 破 碎 锤 拆 除 喷 射砼 , 使 用 风 镐 人
筋, 环 向间距 1 . 0 m, 喷射 C 2 0砼 。
4 . 8 加 强 二 次 衬 砌
等病 害的发 生 , 杜 绝 在开 挖 过 程 中 出现 塌 方 , 确 保
施工 和结 构安 全 , 主要采 取 以下预 防加 强措施 :
4 . 1 优化 开挖 方法
从施 工效 应角 度 出发 , 三 台 阶法和 C RD法均 能 保证 施工 安 全 和结 构 稳 定 [ 2 ¨ - 7 。 。但 从 施 工 成 本 、 施 工工效 和施 工管 理 等 方 面综 合 比较 , 为加 快 施 工 进度, 该 隧道 软弱 破碎 围岩 段 选 用 了 三 台 阶七 步 平 行 流水 作 业 施 工 方 法 , 各 台 阶 初 期 支 护 均 及 时 封 闭, 隧道二衬 和仰 拱 紧跟开 挖面 _ 3 』 8 卜 。
相促 进 , 互 相作 用 , 使 围岩稳 定 性 不 断 变 差 , 变 形 不 断 发展 , 使围岩不断产生剪切滑移 , 由蠕 变 向 突 变 转化 , 最 终造 成初期 支 护被破 坏 , 产生各 种病 害 。

公路隧道软岩大变形成因及其施工处理技术

公路隧道软岩大变形成因及其施工处理技术

公路隧道软岩大变形成因及其施工处理技术摘要:随着道路交通设施的不断完善,公路隧道建设施工范围越来越广,在公路隧道建设中,不同的地质结构影响建设质量。

公路隧道软岩大变形是公路隧道建设发生的常见问题,为交通运输埋下安全隐患,影响正常交通运行状况。

基于此,本文分析了公路隧道软岩大变形的成因,针对此现象,为降低软岩大变形发生几率提出了几项施工处理技术。

关键词:公路隧道;软岩大变形成因;施工处理技术引言公路隧道软岩变形具有破坏性,为适应交通运输建设效率高要求的现状,需要优化结构方案设计,剖析软岩变形产生原因,不断提升建设质量。

软岩大变形成因多样,从岩石结构到人工建设都存在引发软岩变形的可能性,判定软岩是否变形以单轴抗压强度为标准,及时对岩石内结构成分比例进行分析,做好技术处理预测,不断提升公路隧道建设质量。

1公路隧道软岩大变形成因1.1地质结构因素地质结构的复杂性影响其公路隧道建设的进程,隧道结构特殊,如果对原有的下水管道及地表结构造成破坏,在后续爆破时,容易破坏岩层的稳定结构,造成软岩变形。

在隧道建设区域内,随着建设施工进程的不断推进,受岩石断层及环境变化影响,会形成褶皱结构,在风力条件的不断侵蚀的情况下,使岩层风化,岩石变成粉质状,极易在强烈的施工状态下破碎,导致承载能力不断降低,难以承受运输压力及运输速度。

在隧道挖掘时,容易对地下水造成破坏,若地下水不断流入隧道内部结构中,造成内部结构水量积聚,使岩石转化为强风化粉砂质岩,岩石较薄,承重能力差,在水中长时间浸泡,容易软化,使岩石结构造成变形,进而导致隧道拱桥的形变。

地下水结构不断发育的状况下,没有结合岩层实际情况,转变施工处理技术,调整应用参数,整体支护结构强度不断下降,无法保证公路隧道的稳定性建设。

1.2设计施工因素在公路隧道建设工程设计工作中,设计与实践操作产生较大偏差,难以达到预期的效果,即使采用了计算机技术进行工程测算,但仍缺乏理论实践性能,与大数据资源无法实现充分结合。

王明年教授-高地应力隧道大变形机理及控制措施

王明年教授-高地应力隧道大变形机理及控制措施

5-10
0.25-0.5 15-35
3-6
较大
洞周位移明显, 喷混凝土层严 弯曲型、软岩 中等 洞底局部有隆 重开裂,掉块, 塑流型、膨胀 10-15 (Ⅱ级) 起现象,变形 局部钢架变形, 型 持续时间长 锚杆垫板凹陷
0.150.25
35-50
6-10

现象同上,但 洞周变形强烈, 大面积发生, 强烈 洞底有明显隆 且产生锚杆拉 (Ⅲ级) 起现象,流变 断及钢架变形 特征很明显 扭曲现象
大变形是相对正常变形而言,正常支护位移上限取为预留变形量的0.8倍,即单线 隧道13cm、双线隧道25cm,高地应力隧道位移上限取为正常支护位移上限的2倍, 即单线隧道25cm、双线隧道50cm。
…………..
主要包括3种类型:
①高地应力作用下的挤压变形;②膨胀性围岩的膨胀变形;③断层破碎带的松弛变形
隧道塑性区、洞壁位移的3个影响因素 围岩强度应力比、围岩强度
塑性区半径与强度应力比、围岩强度的关系(朱永全)
强度应力比与隧道洞壁变形的关系(朱永全)
兰渝铁路毛羽山隧道
双线铁路隧道 薄层状碳质板岩地层,区域原岩应力较 大且以水平构造应力为主 最大水平主应力近22MPa
(李廷春,毛羽山隧道高地应力软岩大变形施工控制技术)
最大收敛值1200 mm 成因4点: ① 区域原岩应力较大,且与隧道线路走向大 角度相交 ② 围岩岩质软弱 ③ 支护强度不足 ④ 施工方法不当
西南交通大学 Southwest Jiaotong University
高地应力隧道大变形机理及 控制措施
主讲人:王明年 教授、博导 电 话:13808029798 E-mail:1653325765@

22809361_高地应力软岩大变形隧道防控关键技术研究

22809361_高地应力软岩大变形隧道防控关键技术研究

高地应力软岩大变形隧道防控关键技术研究李国良1,李宁2,丁彦杰3(1.中铁第一勘察设计院集团有限公司总工程师办公室,陕西西安710043;2.中铁第一勘察设计院集团有限公司桥梁隧道设计院,陕西西安710043;3.中铁第一勘察设计院集团有限公司国家轨道交通重点实验室,陕西西安710043)摘要:为有效控制软岩大变形,结合初始地应力状态划分标准,提出以强度应力比、地应力量值为评价基准的高地应力划分标准;基于变形等级划分标准,结合工程实践,将变形等级划分为4个等级。

在变形机理及影响因素研究的基础上,提出高地应力软岩隧道设计与施工关键技术,制定高地应力软岩隧道支护适应性评价标准,建立软岩大变形隧道的变形控制管理体系,为高地应力软岩隧道的设计施工及变形治理提供参考。

关键词:隧道;高地应力;软岩大变形;变形分级;变形控制;管理体系中图分类号:U456.3文献标识码:A文章编号:1001-683X(2020)12-0069-05 DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.12.0690引言近年来,随着隧道工程向“长、大、深、难”方向发展,高地应力软岩大变形隧道不断涌现。

软岩大变形通常表现为围岩变形量大、变形速率高、变形持续时间长,极易发生初支变形破坏、钢架扭曲、侵限拆换,甚至二次衬砌压溃等现象,给设计和施工带来极大困难。

自20世纪出现首例高地应力软岩大变形隧道后,软岩大变形就一直是困扰地下工程的难题,解决该类问题的研究也逐渐展开[1-4]。

结合工程实践,从变形分级、变形机理、变形控制技术等方面,探讨高地应力软岩隧道相关技术问题,有利于减少工程事故,达到控制风险、减少损失的目的。

1高地应力判定高地应力是一个相对概念,它与岩体所受的应力历史及岩体强度、岩体弹性模量等因素有关。

对于高地应力的判定,尚无统一规定,一般采用定量法、应力比值法和强度应力比法判定,国内外常用的地应力判定划分标准见表1。

公路隧道软岩大变形及支护施工技术

公路隧道软岩大变形及支护施工技术

公路隧道软岩大变形及支护施工技术摘要:隧道的施工和正常使用都会受场地地质情况的影响,穿越高地应力、软弱破碎围岩等地质环境时,会造成围岩较大的变形,从而导致安全问题以及质量问题出现。

因此,对岩体的变形特征进行精确探测以及控制是具有必要性的。

本文将基于公路隧道软岩大变形成因,对公路隧道软岩大变形及支护施工技术进行分析,以期更好地提升隧道建设的整体稳定性。

关键词:公路隧道;软岩大变形;支护技术1引言在大变形的软岩地段,施工时易发生大变形,甚至发生塌方、冒顶等事故,因此,应进行详细的地质勘察,合理选择支护参数,加强施工中的质量管理,以有效改善软岩体的变形状况,控制围岩变形,确保支护结构的安全和稳定性。

以下将基于其变形成因对其支护施工技术进行分析:2公路隧道软岩大变形成因分析2.1 地质因素软岩又称为软围岩,因构造面切割和风化作用,导致其孔隙疏松,强度低,而在隧道施工中,软岩的大变形是由其地质特征所决定的,特别是在开挖后,其自稳性较低。

从特性上讲也极易发生崩塌问题。

从变形的成因来看,在开挖时,支护洞体的原位置围岩位置发生改变,从而形成洞墙。

在此情况下,围岩将自行调节应力,使其朝向隧道的净空方向发生变形。

当继围岩被挖出后,支撑力消失,其它位置的岩石会对孔隙产生压力,从而使软岩发生变形。

此外,软岩是一种膨胀性岩石,在满足膨胀条件后,会产生膨胀反应,而当膨胀力过大时,膨胀力就会向初始支护传递,从而引起变形。

2.2 设计因素当前,公路隧道的设计已形成工业化的思想,因此,具体的支护设计参数将比较精确。

然而,由于围岩种类繁多,因此,即使理论上的应力状况计算再精确,也仅仅是保证其理论上的可行性,而在实际工程中,设计值和经验值往往会有很大的差别,而且在各种外部环境的影响下,软岩的变形情况得到强化。

期间在水-岩力耦合作用下,初始支护受力比预应力大,也将导致早期支护产生变形。

2.3 施工因素在公路隧道施工过程中,由于采用机械开挖、钻探、爆破等方法将会引起围岩的振动,由此导致岩体内应力发生改变,从而形成应力拱圈。

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峡口隧道高地应力软岩大变形施工控制技术马军山(中铁二十局集团第三工程有限公司重庆401121)【摘要】湖北宜巴高速公路峡口隧道进口段穿越薄层碳质页岩地层,在隧道区范围内,侧压系数均大于1,隧道区的水平地应力以构造应力为主,同时表明地应力场以水平应力为主导;最大水平主应力与隧道轴线交角较大,对隧道围岩的稳定性不利;地应力量值对碳质页岩而言为极高应力。

在隧道施工过程中,通过采取提高支护体系刚度、合理预留变形量,以及采用长锚杆、短进尺预留核心土和二次衬砌跟近、提高二衬混凝土强度等常规措施控制了围岩变形,保证隧道顺利施工。

【关键词】峡口隧道碳质页岩高地应力大变形控制措施1 引言随着我国铁路、高速公路建设的不断发展,隧道工程已经向长大、深埋方向发展,建设穿越高地应力且地质环境恶劣的软弱围岩区的长大隧道工程不可避免[1]。

例如兰新复线乌鞘岭隧道、二郎山隧道、宜万铁路堡镇隧道、兰渝铁路毛羽山隧道等在施工过程中都存在高地应力软岩大变形.在高地应力区修建的地下工程,最大的难题就是软岩大变形的控制问题[2].目前,关于围岩大变形还没有一个明确的和清晰的定义,在理论上缺乏系统研究,在工程实践中,围岩大变形至今未列入设计规范。

国内外许多专家对高地应力软岩隧道修建技术进行了大量研究,分别从支护措施、开挖方法等方面提出相应观点和解决办法.在建湖北宜巴高速公路峡口隧道,隧道区的水平地应力以构造应力为主,同时表明地应力场以水平应力为主导;最大水平主应力与隧道轴线交角较大,对隧道围岩的稳定性不利;地应力量值碳质页岩而言为极高应力。

隧道初期支护后出现严重的大变形情况.本文结合峡口隧道进口高地应力软岩大变形工程实例,研究薄层碳质页岩地层大变形的发展规律和力学机理,在施工过程中探求合理的治理措施,达到有效控制围岩变以及快速掘进的目标,从而保证工程的顺利施工;同时,进一步深化并丰富软岩隧道大变形研究,为该类隧道工程设计施工控制提供理论研究.2 工程概况在建的峡口隧道位于兴山县峡口镇境内,为路线穿越一近南北走向山岭而建设.隧道采用分幅式,其左幅起讫桩号ZK104+214~ZK110+670,总长6456.0m,右幅起讫桩号YK104+223~YK110+710,总长6487。

0m。

隧道进口小间距18m、出口26m,单幅隧道净空为(宽×高)10.25×5m。

灯光照明,机械通风,隧道最大埋深约1478m,属深埋特长隧道。

隧道进口段通过的软岩地层主要为志留系龙马溪组(S11):黑色页岩、碳质页岩、泥页岩夹薄层粉砂岩及砂岩,层间结合力差,岩体较破碎,呈水平薄层状,拱顶易顺层片落.通过对斜向上150孔及铅直孔水压致裂法地应力试验及测试结果的分析研究,得到如下结论[3]:(1)实测深度范围内,隧道边墙围岩最大水平主应力最大值为8.75MPa、最小主应力值最大值为6.07MPa;(2)铅直孔最大水平主应力最大值为13。

06MPa、最小水平主应力值最大值为7。

18MPa;(4)实测范围内,隧道区铅直孔的最大水平主应力方向基本为NE150;(5)结果表明:在隧道区范围内,侧压系数均大于1,隧道区的水平地应力以构造应力为主,同时表明地应力场以水平应力为主导;(6)最大水平主应力与隧道轴线交角较大,对隧道围岩的稳定性不利。

(7)隧道掌子面岩层的小褶皱也表明了该隧道区内是以构造应力场为主导,且与隧道轴线交角较大;(8)本次测试的隧道部位埋深仅240m,地应力量值对碳质页岩而言为极高应力。

隧道软岩地层段采用上下台阶预留核心土法开挖,初期支护钢架采用I16型钢(1榀/1.0m)。

支护后围岩变形较大,变形速率较快,拱顶最大下沉达640mm,周边收敛最大190mm。

隧道大变形造成初期支护混凝土开裂、剥落,拱架发生严重的扭曲变形,需要大面积换拱,造成重大经济损失,严重困扰施工安全,影响工期.3 隧道变形破坏特征3。

1 围岩变形特征3.1。

1变形量、变形速率大隧道开挖后,围岩变形强烈,拱顶最大下沉640mm,最大周边收敛190mm,拱顶下沉远大于周边收敛,表明隧道区地应力场以水平应力为主导。

围岩初期变形快且变形速率大,表明来压快,围岩具有软弱、完整性差和自稳能力差的特点。

如: ZK104+998断面最大下沉可达85mm/d。

3。

1。

2变形持续时间长在大变形段,隧道围岩变形持续时间长。

在初期变形后,变形并未停止,而在持续发展,拱顶下沉较快.围岩持续变形,造成初期支护变形过大而发生破坏,导致初期支护侵限,进行换拱处理。

3。

1.3围岩变形拱顶下沉变形远大于周边收敛。

3。

1.4围岩变形具有明显阶段性监控量测数据显示,上台阶开挖拱顶下称量占总量的35%左右,前面掌子面开挖和下台阶开挖拱顶下沉量占总量的65%,所以掌子面爆破和下台阶、仰拱爆破对围岩变形影响很大。

3.1.5工序干扰易引起突变初期支护完毕后,受工序对围岩的扰动影响,变形加速的特征非常明显,特别是掌子面爆破、下台阶、仰拱开挖时产生突变现象。

带来较大的灾害,初期支护变形侵限处理困难、危险,不及时处理带来塌方。

3.2初期支护变形特征隧道洞身ZK104+900~ZK105+150、YK105+060~YK105+200段主要为薄层碳质页岩,岩体软弱破碎、,水平薄层状,层厚5~10cm,褶皱发育,自稳能力差,开挖后易掉块、坍塌。

初期支护后,随着围岩变形,边墙开裂,拱顶下沉,初期支护严重变形破坏,钢架现扭曲变形成S状或麻花状。

(掌子面围岩情况图1,初期支护边墙开裂 2,钢架扭曲变形图3,拱顶下沉最大值64cm,图4).图1 掌子面揭露围岩节理、裂隙发育情况图2 初期支护边墙开裂图3 钢架扭曲变形图4 拱顶下沉最大值64cm对薄层碳质页岩初期支护体系(锚,网、钢拱架、喷)现场围岩量测数据进行分析,变形破坏规律表明:当累积变形量不超过100mm时,初期支护安全可靠;当累积变形量超过100mm时,拱部喷射混凝土表面脱落,纵向和环向均开裂,局部掉块;当累积变形超过200mm 时,工字钢开始变形,出现扭曲错位,喷射混凝土大面积开裂、掉块,此时要进行加固处理,开始换拱,不然就会出现塌方。

4 隧道大变形机理分析4。

1 高地应力、软岩是大变形的内因4.1。

1地应力特征在隧道区范围内,侧压系数均大于1,隧道区的水平地应力以构造应力为主,同时表明地应力场以水平应力为主导;最大水平主应力与隧道轴线交角较大(斜向上150钻孔的最大水平主应力方向为NW2740左右,铅直钻孔最大水平主应力方向为NE150左右。

)[3],对隧道围岩的稳定性不利.4.1。

2岩体强度特征碳质页岩薄层状,强度低,层间结合差,易风化,受到震动后极易失稳。

4。

2爆破震动是大变形的外因蓄存在岩体内部未受扰动的应力,称之为地应力(Insitu stress 或Geostress),它是岩体中存在的一种固有力学状态,是岩体区别于其它固体如土体的最基本特征[3]。

隧道开挖前,岩体处于三项受力的高地应力环境,处于稳定平衡状态[4]。

隧道开挖后,岩体原有天然受力状态遭到破坏,引起围岩应力状态重新分布,一部分地应力以变性能的形式释放,一部分则向围岩深部转移,发生应力重分布和局部区域应力集中,并不断调整以期达到与当前环境相适应的新平衡状态。

开挖卸荷导致应力重分布,局部应力集中,隧道围岩开始变形,随着时间的增长和爆破震动的影响,变形不断增加。

因此爆破震动是围岩大变形的的外部因素.因此隧道在开挖过程中,应尽量减少对围岩的扰动.4。

3支护强度弱、施工方法不当是产生围岩变形的直接原因国内外许多工程实例表明,由于设计初期对高地应力条件下围岩大变形认识不足,采用的初期支护参数较弱(钢支撑较弱、预留变形小、二次衬砌施作滞后等),导致围岩变形发展快,已造成初期支护破坏。

同时,施工方法、初期支护闭合时间对围岩变形影响极为显著。

软弱围岩隧道,采用长台阶法施工,仰拱闭合滞后,不能及时形成封闭的支护结构体系,二次衬砌无法及时跟近,导致初期支护在支护强度不足的情况下产生大变形,导致初期支护侵限,甚至引起塌方,而不得不进行初期支护拆换,扩挖等处理。

5 大变形施工控制技术隧道在较大的构造应力与高地应力作用下,其拱顶及两侧易发生破坏,为了抑制这种破坏,支护设计应采用以提高围岩自身强度为主的支护控制系统,组织应力场引起的岩层运动的发展,以保证支护后的隧道稳定。

因此,解决大变形给隧道带来的危害,一方面要找到合理的、能抗高地应力的的支护系统[5];另一方面,通过地应力控制释放技术,使正洞开挖时处于较低地应力状态,有效降低围岩变形。

目前隧道施工中多采取提高支护刚度控制变形,通过调整施工方法、支护结构形式和支护时间等,以控制并使其适合围岩动态演化路径,使隧道围岩以稳定方式达到新的动态平衡。

5。

1提高支护系统刚度与整体受力性能5.1.1调整支护参数,提高支护系统刚度原设计初期支护采用钢架型号I16 @1.0m(不成环),钢架严重扭曲,拱部喷射混凝土产生裂缝并大面积掉落,初期支护发生结构性破坏,无法保证施工安全.后调整到成环I18@ @0。

6m,以提高支护刚度和强度,减小围岩变形.5。

1.2根据新奥法原理,提高支护体系整体受力能力隧道大变形支护系统是指支护结构和周边围岩的结合体,不仅指钢架、喷混凝土等支护结构本身,还包括锚杆、注浆等方式加强支护结构与周边围岩的联系,从而使支护结构与围岩形成整体支护体系,抵抗开挖后地层应力作用。

具体措施主要有加强超前预支护(Φ42超前注浆小导管,长度4m)、钢架间设置双层连接钢筋(Φ22螺纹钢筋,内外双层布置,环向间距1.0m)、双层钢筋网(Φ8双层钢筋网)、锚杆采用中空注浆锚杆、初期支护后回填灌浆等。

对于施工完毕未施作二衬出,发生大变形,通过设置套拱和拆换拱架提高支护强度,但对成本和进度有很大影响。

5。

2采用超短台阶法施工,初期支护快速封闭成环大变形隧道在满足施工开挖要求和台阶稳定的情况下,尽可能缩短上台阶长度,可以尽快使支护结构形式闭合成环,控制围岩变形。

峡口隧道采用上下台阶预留核心土法施工,加快工序衔接、缩短工序间距、快速封闭成环;仰拱紧跟下台阶,距离掌子面不超过50m;二次衬砌紧跟仰拱,距掌子面不超过80m。

及时施作仰拱,可有效减缓围岩变形速率,使初期支护及早闭合成环,承受围岩压力。

实践表明,采用短台阶预留核心土法施工,对于控制围岩大变形,具有明显的效果.5。

3通过D25中空锚杆和长锚杆控制围岩大变形国内外著名的的大变形隧道工程实践表明,长锚杆是控制软岩大变形的重要手段之一。

设计改进后,将原来3。

5m系统锚杆加长,采用4.5m长,D25中空锚杆,以穿透软弱围岩塑性区,达到对围岩加固的目的。

D25中空锚在施工中要严格控制锚杆长度、角度、注浆压力等工艺。

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