含软弱夹层层状隧道围岩变形机理研究

堡镇隧道地质条件复杂,局部地段处于高应力区,围岩变形具有变形速度快、变形量大且破坏严重、持续时间长的特征。通过对堡镇隧道左线出口段围岩变形量测资料和掌子面地质素描的比较分析后发现,不论强度高、节理裂隙发育的砂质页岩,还是处于高地应力、强度低、围岩破碎的炭质页岩,掌子面有软弱夹层分布时,其变形破坏程度较相邻段同类围岩严重的多。因此,依据软弱夹层与掌子面围岩的典型组合情况,结合堡镇隧道所揭示的不同围岩室内三轴试验结果,建立了含软弱夹层围岩的力学模型,探讨了含软弱夹层围岩变形破坏的形成演化过程,揭示了高地应力条件下软弱夹层引起围岩变形失稳的机理。     

莲花隧道软弱围岩大变形预测方法适用性评价研究

评估地质条件以及开挖风险是地下空间设计和施工中的重要阶段之一。在选择合适的开挖方法和支护系统时,识别和估计岩体的变形潜在趋势非常重要。在本研究中,对萍莲高速莲花隧道中的岩体变形潜在趋势进行了研究。首先介绍了莲花隧道的工程地质环境、隧道围岩工程特性、岩体质量评价以及现场实测的隧道变形情况,然后运用经验法和半经验-半理论法预测莲花隧道变形趋势,并将预测结果与实际变形监测情况进行对比。结果表明,莲花隧道的大变形主要受松散破碎、遇水膨胀的软弱围岩和丰富的地下与地表水以及断层破碎带与构造活动的影响。对于莲花隧道而言,现行大变形预测方法普遍存在一定问题：经验法主要依据岩体质量分级结果进行变形趋势预测,具有一定的主观性,其预测结果与实际变形情况存在一定偏差;半经验-半理论方法中运用围岩强度与应力关系进行预测效果较好,但基于围岩强度应力比的Jethwa法、Hoek法与ISRM法预测结果偏保守,且针对无变形段的预测效果较差。综上所述,在工程勘察与设计阶段,应客观、细致地进行围岩质量分级、地应力量测、地下水与地质构造勘探等工作,结合经验法、半经验-半理论方法对大变形趋势和变形量值进行预测,综合研判隧洞沿线...     

复杂山区深埋隧道软岩大变形机理研究——以杨家坪隧道为例

杨家坪隧道施工过程中,软岩大变形不同程度地造成边墙内挤侵限、初期支护和二次衬砌严重变形破坏。为了揭示杨家坪隧道软岩大变形的成因机制,综合工程地质勘察、现场监控量测、室内岩石力学试验、数值模拟和微观分析等手段对其进行综合研究。现场监测结果显示发生大变形的区段与隧道渗水有关,室内物理力学试验表明,千枚岩的纵波波速随浸泡时间变化衰减了2.04%～5.85%,当充分浸泡28 d后,其单轴抗压强度和弹性模量与天然状态相比分别降低了59.56%和69.68%,说明千枚岩遇水后结构产生了损伤劣化。通过X射线衍射进行矿物成分检测,进一步分析了水岩作用造成隧道围岩强度降低的微观原因。根据现场地应力测试及初始地应力场反演分析可知,杨家坪隧道轴线92.08%的区域处于高到极高地应力状态。此外,高陡倾薄层状千枚岩地层的工程力学特性,以及水和千枚岩的相互耦合作用是杨家坪隧道围岩大变形的主要原因。     

隧道挤压型变形与支护特性研究

针对挤压型大变形问题,通过木寨岭隧道科研试验与相关资料分析,得出挤压型大变形具有变形量大、持续时间长的特点,一般两侧为变形优势部位。测试数据表明,刚性支护中围岩压力、拱架应力、锚杆轴力值均较大,其中拱架应力值可能超过材料屈服强度,边墙锚杆较拱部锚杆作用明显,围岩压力与变形增量呈反比关系;在挤压型变形隧道中允许有控制性地释放围岩变形,能够减小支护结构上的围岩压力,有利于隧道结构的长期稳定。文中阐述了可让式支护原理,对可让式支护结构预留变形量进行初步预测,数值计算表明,采用刚性支护将位移控制在较小的范围内需要足够大的刚度,而可让式支护具有能够允许围岩一定程度的变形同时减小支护结构受力的优势,可在铁路隧道中推广使用。     

大跨度公路隧道围岩变形的时间序列分析

通过建立一套比较完整的大跨度隧道监测数据时间序列分析方法, 对现场隧道部分断面量测数据进行了时间序列分析, 预测了隧道变形的整体动态规律及隧道系统的长期稳定性, 并提出相关设想和建议。     

高地应力作用下渭武高速木寨岭隧道围岩大变形灾变预测分析研究

为解决在建渭武高速木寨岭隧道施工过程中遇到的高地应力环境下软岩大变形问题,基于工程区已有地应力实测数据,利用ANSYS有限元软件建立三维地质模型,反演工程区地应力场,并结合Hoek围岩变形预测公式计算分析隧道围岩的变形量。结果表明：工程区的地应力场主要受断裂控制,其次还受到岩体强度和地形的双重影响,强构造变形区的水平主应力值普遍低于弱构造变形区,沿隧道轴线三向主应力大小关系为最大水平主应力（SH）>最小水平主应力（Sh）>垂直应力（SV）,强构造变形区最大水平主应力值在G8区段最大,而在G6区段和G11区段最小;弱构造变形区的水平主应力值自G12区段开始逐渐增大,直至G14中段开始因埋深减小而逐渐降低。沿隧道轴线最大水平主应力方向总体为北东向,而在断裂间挤压构造带多偏转为北东东—近东西向。高速公路隧道围岩变形受岩体强度和地应力场的双重影响,其中,岩体强度占主导作用,围岩变形量主要集中在20~80 cm范围内,变形等级以中等和强烈为主。     

隧道工程围岩大变形类型与机制研究

通过对国内外隧道工程在施工和运营中以及正在施工的公路隧道遇到的围岩大变形问题的分析研究,在对围岩大变形进行定义的基础上,对围岩大变形进行了类型和机制划分,对我国今后长大深埋隧道工程大变形地质灾害的预测和防治具有重要意义。     

四川省宜宾某公路观斗山隧道断裂成因及构造应力场分析

围岩稳定性质对隧道开挖与支护均非常重要,乃至为决定性的因素.观斗山隧道进口段开挖中不仅围岩类别与设计类别有很大差距,且持续出现左、右洞围岩差异破碎的情况.为了解其地质原因,给后续的施工及类似工程提供建议与参考,基于对已开挖掌子面的素描及对不同期次节理、裂隙产状的统计,分析观斗山地区构造应力场的演化,预测掌子面前方围岩的稳定情况,为隧道施工及超前地质预报提供参考.     

构造活跃区铁路隧道构造软岩大变形的总体特征和控制因素

西南复杂艰险山区等典型构造活跃区隧道围岩大变形问题突出,仍需进一步研究西南山区等构造活跃区铁路隧道大变形的控制因素。为此,本文以西南活跃区软岩大变形隧道为主要研究对象,对西南山区构造活跃区地质环境特征进行了系统梳理,总结了此区域内的拉林线江木拉隧道、丽香线中义隧道和成昆复线大坪山隧道等典型大变形隧道隧址区地质构造、地应力场和地层岩性的共性特征,综合分析构造软岩大变形的受控因素和总体特征,研究成果和结论可为西南山区铁路隧道大变形的机理认识和预测防控提供参考。     

国道213线龙眼睛隧道围岩大变形三维数值模拟研究

龙眼睛隧道位于国道213线紫坪铺库区改线公路K1 028 336.5 m～K1 029 270 m处,隧道在开挖过程中围岩多处发生塌方,并且围岩的最大变形量达到了100 cm,发生了严重的大变形破坏.本论文利用FLAC3D软件对隧道开挖进行了三维数值分析,从应力、位移和破坏区3个方面分析了围岩破坏的原因,并在此基础上提出了围岩支护措施.     

隧道大变形灾害施工监控技术研究

针对隧道大变形灾害监控操作危险、干扰施工等困难,研究灾害监测的特点和要求,开发隧道位移实时监测系统,制定灾害监测系统方案,并应用于湖南酉水3号4、号隧道大变形监测。实施效果表明,对隧道大变形灾害处治过程和灾后施工开展远程监测,可以保障施工安全,优化加固措施,评价灾后结构安全性,可供其它工程借鉴。     

汶川地震区跨断层带公路隧道震害形成机理分析

?为提高震区断层破碎带段隧道结构的抗震性能,结合震区公路隧道断层破碎带段震害调查资料,对隧道断层破碎带段震害机理及抗减震对策进行研究。研究结果表明:隧道非活动性断层段震害类型与普通段无异,仅需采取抗震措施进行加固即可,震害主要由地震惯性力造成,强制位移影响很小。隧道活动性断层段震害严重,须进行抗震设防,造成严重震害的主要影响因素为断层错动,地震惯性力次之。隧道活动性断层段须采取抗震措施与减震措施相结合的对策共同应对。     

下扬子地区中新生代构造变形单元及构造变形样式

下扬子地区地处扬子板块东部,其构造变形特征研究具有重要意义。综合利用区域地质、地震、钻井和地球物理等多方面资料,对下扬子地区断裂、地层发育特征精细解释,建立了贯穿研究区的两条区域地质剖面,即宿迁绍兴大剖面和连云港苏州大剖面。研究表明:下扬子地区可划分为6个一级构造变形单元,依次为苏北胶南造山带、苏北冲断区、南北对冲带、苏南冲断区、浙北冲断区和江南造山带,并可进一步细分为14个二级构造变形单元,这些明确表现出本区中、新生代对冲构造变形特征;两条区域大剖面表现出了挤压、伸展、反转等3类典型构造变形样式,具体可分为5亚类、10小类。     

基于贝叶斯网络的隧道勘察设计期大变形灾害概率分级预测与应用研究

我国西南山区的铁路和公路隧道在遭遇高地应力、软岩和断层破碎带等不良地质条件时常发生挤压大变形灾害,带来巨大的经济损失.从隧道工程勘察设计期的实际需求出发,考虑该阶段预测指标的易获取性,以隧道埋深、围岩级别、等效洞径和岩石强度作为预测指标;搜集建立了以我国西南地区隧道工程为主的包含151组大变形案例的数据库.采用贝叶斯网络模型建立了不完整数据条件下隧道挤压大变形灾害概率分级预测模型,通过十折交叉验证确定模型准确率为76.52%.基于该模型研发了一款大变形分级预测软件平台,并在九绵高速公路白马隧道开展应用,预测准确率达71.11%.本研究成果可为我国西南地区类似地质环境条件下隧道勘察设计期大变形灾害预测提供技术支撑.     

成兰铁路软岩隧道大变形特征及成因机制探析

成兰铁路软岩隧道大变形具有衬砌开裂、钢架扭曲、隧道断面缩小等一般大变形的特点,更具有其区域特殊性,即成兰铁路穿越龙门山构造带、松潘甘孜褶皱构造带及西秦岭褶皱构造带三大构造单元的10条活动断裂,构造条件极为复杂活跃;全线70%的地层岩性为板岩、千枚岩、片岩及炭质板岩等软质岩,受构造影响,多表现出强烈的揉皱变形和挤压破碎,地层岩性条件极为软弱破碎;穿越汶川512强震区,地震波对岩体震裂损伤作用进一步降低软岩岩体的完整性、增强其透水性,汶川地震效应极为显著;构造应力环境极其复杂,高地壳应力的构造应力场特征明显。成兰铁路呈现以复杂的构造应力条件、软弱破碎的地层岩性条件、不利结构面组合的偏压现象及地下水软化效应等相互作用为主的大变形成因机制,可概括为应力作用下的松散型大变形、挤压性大变形及软岩结构型变形3种类型。本文研究结论对在建成兰铁路及类似工程地质条件下的隧道工程建设具有重要的指导意义。     

软岩隧道大变形预警分级研究及发展趋势

为实现隧道大变形段的准确预警分级及发展趋势评价,本研究以隧道大变形监测成果为基础,先利用多种评价判据构建隧道大变形预警分级模型,并利用优化长短时记忆神经网络构建大变形预测模型,以实现现状预警分级和发展趋势评价的综合研究。实例分析表明:不同判据评价得到的大变形预警等级存在一定差异,按不利原则,得到大变形段的预警等级为Ⅳ级-红色,应闪光、声音警示,并暂停施工、商讨对策,以切实保证施工安全。同时,通过大变形预测,得到其预测结果的平均相对误差均小于2%,验证了该文预测模型的有效性,且外推预测得出隧道变形仍会持续增加,并无收敛趋势,建议加快大变形加固处理,以避免造成塌方灾害。     

大断面小净距大帽山隧道现场监控量测及分析

结合大帽山隧道的工程实践,通过围岩内部位移、拱顶沉降、围岩压力和锚杆应力的现场监控量测工作,研究复杂地质条件下大断面小净距隧道双侧壁导坑法施工时围岩的稳定性。阐明分导洞开挖时围岩内部位移的变化趋势、特点及位移场,相邻导洞施工时的相互影响,围岩与支护结构间的相互调整变形机制,拱顶沉降捕捉的变形小于围岩实际变形的原因,支护结构的压力和锚杆应力状态及其与围岩位移的变化关系。监测结果表明,大断面小净距隧道Ⅴ级围岩段的破碎带采用现有的施工工艺和支护参数是可行的,围岩变形可控,支护结构的支护效果显著,围岩基本稳定。研究的方法、分析和结论可为类似条件下隧道工程的设计、施工、监测和进一步的理论研究提供参考和借鉴。     

四川盆地大池干井构造带构造形成机理及勘探评价

本文研究了大池干井构造带二叠系阳新统顶面的古构造特征，众多地质资料表明该构造带存在早期古拉张断裂，构造带的形成与这些断裂带关系密切，构造物理模拟结果反映出古断裂在该类高陡构造带的形成中所起的重要作用。对该构造带下一步天然气勘探方向提出了具体意见。     

浅埋偏压隧道出口变形机理及稳定性分析

以皖南某公路浅埋偏压隧道出口段高边坡为研究对象,提出了零开挖进洞的施工方案,并结合洞口的工程地质条件,采取必要的加固措施。通过对该边坡现场工程地质条件的系统调查,首先对边坡的岩体结构类型及其成因机制、结构面与坡面组合特征进行细致研究,在此基础上通过FLAC3D数值模拟,结合工程地质条件分析,对其变形破坏机制进行深入探讨。研究结果表明,边坡的变形首先以隧道内侧存在的软弱岩体(挤压错动带、断层)的不均匀压缩为先导,进而引起上部岩体产生由NE向陡缓结构面构成的阶梯状滑动,这将会使隧道构筑物及隧道外壁承受较大的压应力,当压应力超过隧道构筑物及外壁的极限强度时将产生破坏,从而诱发上部岩体产生更大规模的地质灾害。基于此,隧道进洞开挖前首先应对上部岩体进行加固处理,避免隧道构筑物及隧道外壁产生应力集中现象。     

火车岭隧道围岩大变形问题及治理

在现场调研、工程地质勘察和应力分析基础上,研究了在建的十漫高速公路火车岭隧道施工中出现的大变形问题。结果表明,导致大变形发生的原因主要是岩性、偏压和两郧断裂构造作用等。大变形治理及后续开挖施工时,不能依赖围岩的自承能力,必须增加初期支护的强度和刚度,增大预留变形量,同时及时进行二次衬砌来承担部分荷载,特殊地段可进行适当的地表治理。实践证明,整治后的大变形由最大1.6 m降低到不足20 mm,治理措施同时适用于十漫沿线其他大跨度公路隧道大变形问题。