富水软弱带公路隧道支护技术研究

大奎隧道是炎汝高速公路炎陵至汝城段的一座公路隧道,地质条件极其复杂,隧道施工后,初期支护发生严重变形,钢支撑被压弯,下沉量严重侵入建筑限界。综合现场监测、地质雷达扫描结果,从涌水特征、地质情况和施工方法3方面出发,系统分析了大奎隧道富水软弱带初期支护后隧道严重变形的原因,并在此基础上,研究支护失效段和掌子面的支护设计及施工组织方案,提出三大治理措施：一是控制涌水,二是反压回填及加固围岩,三是优化施工工法。监测结果显示：上述措施实施后,取得了非常满意的效果,保证了复杂地质条件下隧道施工的安全。该成果对富水软弱地层隧道修建具有重要的指导作用和参考价值。     

有限元法在双连拱隧道初期支护设计中的应用

结合某双连拱隧道的工程地质条件和支护设计特点,借助有限元软件3D-σ,模拟分析了隧道锚喷支护和锚喷钢拱支护两种支护方式的支护效果;并通过改变喷层厚度、钢拱架间距、钢拱架强度等支护参数,分析了其对隧道围岩稳定性的影响,为优化双连拱隧道初期的支护设计提供了参考依据.     

共和隧道开裂段页岩蠕变本构试验及离散元数值模拟研究

渝湘高速公路共和隧道地质条件十分复杂,隧道施工遇到很大困难,隧道开挖后初期支护多处出现纵向开裂。开裂段围岩为砂质页岩,现场实际监测资料表明,页岩层理、节理发育,易风化,亲水性较强,有水软化倾向并具有一定蠕变性。页岩的这些性质对隧道初期支护效果及隧道长期稳定性具有重要影响。鉴于此,对共和隧道页岩进行蠕变试验,通过系列试验得到不同应力水平下页岩的应变-时间关系曲线,建立与之适应的蠕变模型,并推导出蠕变公式,计算出公式中相应参数值。在此基础上,应用离散元数值计算方法对隧道开裂段施工全过程进行研究,分析了隧道围岩可能的破坏模式以及隧道锚杆支护结构的受力情况等。研究成果为隧道开裂段初期支护结构新方案的设计提供了重要支撑,成功地解决了隧道初期支护纵向开裂的工程难题。     

软岩隧道中双层初期支护的应力情况分析

两水隧道穿越的地层主要岩性为炭质千枚岩,地质情况较差,围岩破碎度高,节理发育。自2009年两水隧道开工建设以来,隧道工程问题层出不穷,出现了初期支护开裂、破坏,甚至出现二衬开裂、掉块,仰拱隆起等严重的隧道结构破坏现象,施工进度缓慢。在进口桩号为DK359+712～ DK359+742段采用双层初期支护和单层二次衬砌的支护方式,取得了良好的效果。通过应力情况分析为炭质千枚岩隧道的支护选型提供了依据。     

采动下卧煤层对深埋隧道结构稳定性的影响

通过3D有限元数值模拟,在分析某深埋隧道煤系地层隧道开挖、初期支护和二次支护动态施工过程的基础上,重点分析了下卧煤层(倾角 =35°,厚度h=2.8 m)按全陷落法分段开采后隧道支护结构的位移、应力特征,得到了下卧煤层经济安全的禁采深度。为复杂地质条件下煤系地层隧道建设和合理开采矿产资源提供了科学依据。     

某地铁区间隧道支护方案设计及施工工艺研究

基于某地铁区间隧道工程地质分析,在区间隧道各标段内衬砌方式依序采用单线Vc型、单线Vd型及单渡线B型,并给出了相应的支护设计参数,施工方式采用台阶法及CRD法。针对区间隧道开挖及支护施工工艺,给出了区间竖井施工工艺及各工序的具体施工方法及流程;研究了超前预报与超前支护施工工艺参数及注意事项,获得了台阶法与CRD法施工工艺流程,分析了二次衬砌施工与初期支护施工的联系。论文为地铁区间隧道支护方案设计及施工工艺研究提供一定的参考依据。     

黄土隧道初期支护性能分析

以定西隧道为背景,利用有限元软件进行模拟。通过监控量测获得典型断面围岩的变化规律,并将数值模拟和现场量测结果进行对比分析,得到隧道在开挖扰动后初期支护的受力状态,给出隧道初期支护的优化参数,研究将对该类地区黄土隧道的初期支护提供建议和方法。     

某公路隧道不同纤维混凝土支护结构性能比较

软弱、破碎围岩的公路隧道支护一直是困扰公路隧道施工的技术难题。结合三里冲软弱围岩公路隧道工程地质条件和隧道开挖设计参数,采用FLAC软件对钢纤维混凝土锚喷和聚丙烯纤维混凝土锚喷2种初期支护结构进行数值模拟研究。从应力、位移和塑性区3个方面分析隧道围岩的稳定性。计算结果表明,聚丙烯纤维混凝土锚喷支护结构能充分发挥围岩自承载能力,提高隧道的稳定性,能有效减少二次衬砌混凝土的厚度。     

岩溶区隧道围岩--支护体系稳定性研究

岩溶是地下水地质作用的过程和结果，是隧道建设面临的不良地质现象之一。正在建设中的某高速公路隧道出口段岩溶地质作用强烈，溶隙、孔洞发育，且受构造变形及后期淋滤溶蚀作用强烈，力学强度低，岩性复杂。其角砾状粘土岩和水云母粘土岩多已泥化成粘土，遇水易膨胀。岩溶区隧道围岩——支护体系的稳定性是该隧道建设面临的主要问题。文章结合隧道施工过程中的围岩变形监控量测和三维弹塑性有限元数值仿真模拟对隧道围岩——支护体系的稳定性进行了研究。围岩水平收敛和拱顶下沉位移及速率变化特性表明，在监测时段内隧道围岩无趋于稳定的迹象。施工动态力学数值仿真模拟表明，在初期支护条件下，围岩出现了较大范围的塑性破坏区，两隧道之间(间距45．0m)围岩破坏接近度达到0．70，最大竖向位移达到3．0mm，表明隧道全断面施工时，两隧道相互作用影响程度较大。为确保隧道围岩——支护体系的稳定，选择合理的施工方法，制定切实可行的支护方案提供了信息。     

大断面黄土隧道初期支护适应性研究

以兰渝铁路大断面黄土隧道为工程背景,采用三维数值模拟结合现场监测实验对现有初期支护设计参数的适应性进行研究,对大断面黄土隧道初期支护的受力与变形特性进行综合分析。通过三维数值模拟得到黄土隧道开挖扰动后初期支护的受力与变形状态,将数值计算结果与现场监控量测对比获得典型断面围岩的应力和位移发展规律并对初期支护安全性进行评价;通过FLAC3D的FISH语言开发程序分析混凝土硬化特性对初期支护受力与变形的影响;现场跟踪量测与数值模拟的计算结果基本吻合,结论可为黄土地区隧道初期支护的设计和施工提供一定的借鉴和参考,积累有益的经验     

西昌—香格里拉拟建高速公路廊道不良地质体遥感识别

随着我国高速公路建设不断向西部山区发展,面临的崩塌、滑坡、泥石流等不良地质问题日益突出,迫切需要在选线阶段利用新的技术手段对拟建高速公路沿线不良地质体进行早期识别。以西昌—香格里拉拟建高速公路廊道为研究区,利用“天-空-地”一体化综合遥感手段,识别出不良地质体174处,其中滑坡74处、崩塌40处、泥石流16处、堆积体44处,利用小基线集合成孔径雷达干涉测量技术探测到26处不良地质体具有形变信号。针对磨盘山隧道—雅砻江桥段、牦牛山隧道出口段和下麦地隧道出口段不良地质体发育密集、规模大、稳定性差、对拟建线路威胁极大的区段,项目组开展了详细调查和分析评价。研究结果为西香高速线路比选和后期详细勘查提供了支撑,也为线路工程的不良地质体调查评价提供参考。     

开敞式TBM过类泥石流不良地质洞段施工处理技术

开敞式TBM在掘进过程中,往往会遇到断层破碎带,目前业界已经有相应的处理方式,但是在遇到类泥石流洞段时,单独依靠目前TBM自身条件及已有的处理方式很难实现顺利通过,需要采取特殊的施工处理措施相互配合才能通过。本文依托吉林引松供水项目三标段类泥石流不良地质洞段的处理,形成了一套完整的开敞式TBM过类泥石流不良地质洞段施工处理技术,即在碎块石夹杂断层泥段采用超前管棚支护,在类泥石流不良地质洞段采用堵水灌浆加固技术并配以喷锚喷网 钢拱 模筑混凝土的联合支护技术。工程实践验证了该技术的可行性。     

翔安海底公路隧道陆域段变形控制措施研究

翔安隧道是我国第一条大跨公路海底隧道,其两端陆域段位于富水的强风化岩层中,地质条件极为复杂。隧道施工期间,部分断面发生了较大变形,超过了预留变形量,给二次衬砌的施工造成了影响,而且过大的变形有时还会导致隧道围岩失稳,应寻求一套合理的变形控制措施。基于现场监测数据和施工记录,并结合数值方法,对隧道施工过程中所采取的工程措施的作用效果进行了研究。结果表明,增设锁脚锚管、加强临时支护及管井降水等工程措施都可以在一定程度上减小隧道支护结构的变形,但在地质条件较差的富水强风化岩层中修建大跨公路隧道时,将两种或多种工程措施的组合起来使用效果更佳。例如,在采用降水（连续墙）＋加强临时支护＋锁脚锚管的组合方案后,隧道的拱顶下沉减小了46 %～60 %,水平收敛也减小了约30 %。这些措施可为今后类似工程提供一定的参考。     

Geo-stress Characteristics of Schist of Erdaoya Tunnel and Physical Properties of Rock Masses

Erdaoya tunnel in the highway connecting Shiyan (Hubei province) and Manchuan, (Shanxi province) was studied in the study. Various problems occurred in the construction of the tunnel, including large deformation of surrounding rocks, cracks of preliminary supports and secondary linings as well as creeping down and collapse of surrounding rock masses along schistosity planes. In which, the most serious problem was large deformation of surrounding rocks, which not only dramatically delayed the normal construction progress of the tunnel, but also brought a huge challenge for the safety of builders. In order to solve this problem, detailed investigations were made on site in the study to reveal the regional geological, engineering geological and hydrogeological conditions of the tunnel. By conducting geo-stress measurement on site, the characteristics of geo-stress field of Erdaoya tunnel were analyzed from four aspects, including magnitudes of stress, coefficient of lateral pressure, orientation of stress and the relationship between magnitudes of geo-stresses and depths. By applying the DIPS software for interactively analyzing geological locator data, structure characteristics of rock masses were analyzed for preferred structural planes and schistosity planes in the tunnel site. Furthermore, the authors tested the physical and hydrological properties of the rock specimens collected on-site. So various physical properties (density, void fraction, and wave velocity) and water absorption hydrological property of schist were obtained, which provide underlying parameters support for the deformation and support of surrounding rocks of the tunnel.     

综合物探技术在松山隧道勘察中的应用

松山隧道线路位于松山国家级自然保护区,勘察过程中不允许对植被造成大面积的破坏,且由于地形地貌的原因,采用传统勘察手段很难查明拟建隧道覆盖层的厚度、地层分界线以及不良地质体的分布情况,因此非常有必要开展先进的物探技术研究,探索一套适用于山区复杂地形条件下的、不破坏地表植被的绿色勘探技术。本文针对复杂地表和绿色勘探技术的需求,在松山隧道勘察中,针对不同位置、不同埋深,采用多种物探方法,结合地质资料进行综合分析,推断了隧道洞口位于碎石和块石中,开挖时应加强边坡加固措施;推断了里程K28+945~K29+100区间,隧道位于强风化基岩中,里程K30+645~K31+360区间内,隧道位于裂隙发育带,该两处开挖时应加强超前预报和支护工作。研究表明,本文提出的多种物探方法结合开展勘察的技术,是一套适用于山区复杂地形、不破坏地表植被的、有效的绿色勘查技术,在隧道勘察前期,应用该技术对隧道开挖区域进行勘查,可以提前掌握隧道开挖区域的地质情况,为隧道施工提供可靠依据,保障隧道施工顺利进行。     

贵阳市政 BJ-1 隧道施工地质超前预报及监控量测技术

BJ-1隧道为一浅埋、偏压的市政隧道,泥、页岩风化严重,岩体破碎,岩溶及地下水发育,地下管线和地表建筑物密集,施工安全风险极大。为确保隧道施工安全、保障地表建筑物及居民安全,隧道的施工地质超前预报和监控量测工作非常重要。在分析隧道可能存在的主要工程地质问题的基础上,结合地质预报重点及难点,以地质法为基础、以地质雷达和HSP声波反射法为主要物探手段,对隧道进行了综合地质预报。根据施工安全控制需要,制定BJ-1隧道施工监测实施大纲,重点实施隧道净空收敛、拱顶下沉、地表沉降和爆破振动等监测工作,建立隧道工程监测预警制度。对超前地质预报及隧道监测成果进行综合分析,为本隧道工程的安全施工决策提供了可靠依据,有效地避免了隧道施工过程中危险事件的发生。本研究方法对同类城市隧道工程设计、施工具有重要参考价值。     

Effect of Tunnel Shape and Support System on Stability of a Tunnel in a Deep Coal Mine in China

Stability level of tunnels that exist in an underground mine has a great influence on the safety, production and economic performance of the mine. Ensuring of stability for soft-rock tunnels is an important task for deep coal mines located in high in situ stress conditions. The aim of this study is to investigate the effect of tunnel shape and support pattern on the deformation, failure zone and stability around a tunnel located in a coal rock mass in China and to select an appropriate tunnel shape and a support pattern to provide a stable stress-deformation condition around the tunnel. Using the available information on stratigraphy, geological structures, in situ stress measurements and geo-mechanical properties of intact rock and discontinuity interfaces, a three-dimensional numerical model was built using the FLAC software to simulate the stress conditions around the tunnel in the coal rock mass. Analyses were conducted for several tunnel shapes and rock support patterns. Results obtained for the distribution of failed zones, and stress and displacement fields around the tunnel were compared to select the best tunnel shape and support pattern to achieve the optimum stability conditions. Also, a comparison is given between the numerical predictions and field deformation monitoring results.     

汶川地震灾区文家沟特大地质灾害防治引水隧洞设计与动态施工

对汶川地震诱发的文家沟特大泥石流,采取引水隧洞工程进行治理,是四川省地质灾害治理应急抢险项目,时间紧、任务重,在没有时间进行详勘的前提下,利用动态施工管理,采用各种手段和方法获取信息,根据开挖时发生的应力、应变特性,给出适合该地质条件的施工方法和支护结构。介绍了该引水隧洞的设计及动态施工技术措施。     

基于监测信息的十三陵抽水蓄能电站引水洞抢险加固设计

北京地区十三陵抽水蓄能电站的引水洞穿过破碎岩体时,因地质条件很差而在开挖初期发生了塌方险情。抢险后及时进行了洞内位移监测。监测结果显示原设计所使用的挂网锚喷加钢拱架组成的支护结构变形较大,特别是在边墙部位,变形更加明显。根据监测结果对引水洞的支护方案进行了重要修改:加密钢拱架和挂网钢筋,并增加喷射混凝土厚度,在洞底增加仰拱。施行上述措施后,洞体位移收敛变小,并趋于稳定,达到了设计和安全使用要求。该可变更设计的成功,充分说明了在工程地质条件复杂,难以准确界定的情况下,信息化施工与可变更设计的重要性。