6 韩常领- 软岩大变形隧道工程处治技术
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软岩大变形隧道长短锚杆施工控制技术研究摘要:软岩大变形是目前国内隧道施工中一个常见且重要的地质问题。
根据成兰铁路榴桐寨隧道3号横洞软岩大变形的施工经验,对长短锚杆在大变形隧道施工过程中的作用机理、设计参数、锚杆注浆材料选择等内容进行了分析,得出在不同的变形条件下,隧道施工采用不同的长短锚杆组合方式,可以有效控制隧道初期支护结构变形。
本研究涉及软岩大变形隧道长短锚杆施工控制技术的研究。
关键词:铁路隧道;软岩大变形;长短锚杆组合;施工控制我国的铁路建设正在高速发展,铁路标准也在不断提高,越来越多的隧道被挖得很深。
在隧道施工过程中,软岩大变形是一种严重的地质灾害,隧道开挖后一旦发生软岩大变形,会导致支护破坏,甚至坍塌,严重影响了施工的安全和进度,并且会造成施工成本增加。
根据研究和施工经验发现,在软岩大变形隧道施工中长短锚杆组合支护方式是一种比较好的支护形式,此支护方式中,短锚杆加固浅部围岩以迅速形成承载结构,长锚杆穿过较深的塑性变形区,锚固在稳定的围岩中,充分发挥锚杆的支护作用。
1 工程概况榴桐寨隧道全长16262米,位于薛城~卧龙“S”型构造带北东段与石大关弧形构造带东段复合部位,岷江断裂带南段。
受区域构造影响,断层、褶皱发育。
隧道总体穿越由永顶倒转向斜和火烧坡向斜、火烧坡倒转背斜组成的复式褶皱构造,中间被大岐山断层所切断。
榴桐寨隧道3号横洞管段的正线施工任务穿越火烧坡向斜,岩石主要为千枚岩和炭质千枚岩,受地质构造岩体节理裂隙发育,完整性差。
2 大变形隧道锚杆施工技术2.1 长短锚杆组合支护机理长短锚杆组合支护方式中,短锚杆的作用机理主要有:⑴短锚杆与浅部围岩共同作用,组成具有一定承载能力的加固结构;⑵短锚杆提供支护反力,限制浅部破碎围岩进一步破坏,减少其膨胀变形;⑶短锚杆锚入塑性区,与中间破碎区围岩形成整体结构,共同承载塑性区围岩的变形,并降低长锚杆在浅部围岩的剪应力。
长锚杆的作用机理主要有:⑴控制深部围岩的变形;⑵将短锚杆形成的浅部加固结构锚固在稳定岩层上,使浅部围岩与深部围岩共同作用,协调变形。
桥丨隧I工丨程够高地应力隧道软岩大变形控制现场试验研究韩常领1,姚铁峰2,徐英俊3,夏才初3(1.中交第一公路勘察设计研究院有限公司,陕西西安7 10075&.中交第二公路工程局有限公司,陕西西安7 100653,同济大学土木工程学院地下建筑与工程系,上海200092)摘要:文章依托宝汉高速公路连城山隧道工程,开展了“三台阶开挖、双层初期支护、无原位应力释放”和“三台阶、双层初期支护+原位应力释放”两种不同大变形的试研究,通据了围岩变形和围的变化规律"研究了山隧种的性。
结,“三台阶开挖、双层初期支护+应力释放”可控制隧围岩大变形。
关键词:软岩隧道;大变形;原位应力释放;双层初期支护;现场试验中图分类号:U451+.5文献标识码:A DOI:10.13282/ki.wccst.2020.11.035文章编号1673-4874(2020))1-029-040引言西区修建的高不山区延伸,特殊复隧多。
围、埋深大、地应力高等因为隧道建设过程中的重难点,因此大变形及施的研究是重要意义的。
多关大变形隧道治理的研究。
家竹菁隧道,土件复杂,以高地应力著称,采用一般标准的初期支护,洞移60〜80cm,拱顶下沉240cm,用层模筑混凝土衬砌"了大变形的发生、发展[1-2]0隧道是的高地应大变形隧道,最大变形量达100cm^±,平均变形在40〜60cm,拱大下为105cm,现场通护刚度、合理预留变形量、多重支护并用的手段,了隧道大变形3-4-。
尤显5木隧心段施工为,基于(、抗让结合、锚固加强”的变形理念,采用“超前导洞应力释放+圆形4层支护结构+径浆+杆+”变形,了隧道的大变形。
[6]水隧道为背了研究,针对隧道初期支护结构变形大、部分钢拱架扭曲、断裂,分别进行了双层初期支护与双层衬砌的试验,发层初期支护变形更小,工序更。
张7通木隧毛羽山隧道进行超前导洞试验,与不采用超前导洞法相比,正洞变形量可减少约30%〜40%,但尽管了超前导洞应力释放"产生过大变形,仍造成了初期支护侵限,这说明超前导洞应力释放能力是有限的。
软岩大变形隧道微台阶开挖施工工法软岩大变形隧道微台阶开挖施工工法一、前言软岩大变形隧道微台阶开挖施工工法是一种针对软岩地层条件下的隧道施工方法。
由于软岩地层强度低、易变形,传统的隧道施工方法无法满足其要求。
因此,研究开发出了这种软岩大变形隧道微台阶开挖施工工法,通过合理的措施和施工工艺,能够提高隧道施工的效率和质量。
二、工法特点软岩大变形隧道微台阶开挖施工工法的特点主要体现在以下几个方面:1. 适应性强:该工法适用于软岩地层条件下的隧道开挖,无论是软岩地质条件,还是地下水位较高,都能有效应对。
2. 稳定性高:通过在隧道壁面设置微台阶,能够减小地应力对围岩的影响,提高围岩稳定性。
3. 施工效率高:采用该工法,能够减少地层变形和覆土压力,提高隧道开挖进度,加快施工周期。
4. 技术控制精度高:通过合理设计微台阶的形状、尺寸和间距,能够控制隧道开挖的精度和形状。
三、适应范围软岩大变形隧道微台阶开挖施工工法适用于软岩地质条件,包括但不限于以下情况:1. 软岩地层:软岩地层是指岩石的强度低、易变形的地层,包括粉细砂、黏土、泥质岩等。
2. 地下水位较高:软岩地层常常伴随着较高的地下水位,这种工法能够有效应对地下水渗流和涌水问题。
3.暴露地表:隧道施工需在地表进行,适用于直接暴露的软岩地层,如山坡、河岸等。
四、工艺原理软岩大变形隧道微台阶开挖施工工法主要基于以下原理:1. 微台阶设计原理:通过合理的微台阶设计,能够分散地应力,减轻围岩变形,提高围岩稳定性。
2. 支护措施原理:施工过程中,采用合适的支护措施,如钢筋网片、喷浆,能够增加围岩的强度和抗压能力。
3. 施工控制原理:通过合理控制挖掘进度、支护时间和围岩变形监测,能够保证隧道施工的质量和安全。
五、施工工艺软岩大变形隧道微台阶开挖施工工艺主要包括以下几个阶段的施工过程:1. 前期准备:对施工现场进行勘察、测量和设计,确定施工方案和支护措施。
2. 微台阶开挖:按照设计要求进行微台阶开挖,控制开挖进度,注意隧道壁面的平整度和垂直度。
1引言在铁路隧道建设中,高地应力环境下的软弱围岩大变形隧道是一种特殊地质状况下的大变形隧道,其形状有很大的突发性,在大变形影响下产生的特征为断面减小、拱顶沉降、拱腰裂开、基底鼓起等。
部分区域已完成的二衬构造甚至会出现裂缝损坏,给建设进程与运营安全带来巨大的挑战。
因此,对软岩大变形铁路隧道施工变形控制理念和措施的探讨极具必要性。
2工程概况高速铁路某隧道为单洞双线隧道,左右线线间距4.6m ,30译单面上坡,进、出口里程分别为DK84+127和DK86+840,全长2713m 。
隧道经过的软岩地层以泥质页岩为主,局部夹砂岩,页岩颜色为灰黑,软弱泥质与白色云母夹层居多,强度非常差。
页岩层厚在3~10cm ,多为薄层状,层理明显,产状歪曲,挤压作用显著,岩层破裂,强度极差,用手揉成粉,遇水软化成泥;顺层发展,有平滑的顺层,在层中大部分为软泥夹层,节理、层理发展与分割强烈,围岩完整性极低,隧道左拱有不稳定面,开挖后坍陷、脱落严重。
在高应力区,会出现较大移动与变形。
3高地应力作用下的软岩隧道挤压变形隧道开挖后,围岩形成临空面,结构体系发生变化,内应力重新分布,在此过程中,当围岩强度应力比达到一定程度时,将造成隧道挤压变形。
高地应力是一种相对论[1],其与围岩强度(R b )相关。
换言之,当围岩中的最大地应力和强度之比到达一定程度时,才可称高地应力,又称极高应力。
研究表明,当强度应力比小于0.3~0.5时,即能产生比正常隧道开挖大一倍以上的变形。
这时洞附近会产生大面积塑性区,由于挖掘产生围岩质点挪动与塑性区的“剪胀”效应,洞周将产生很大位移。
圆形隧道弹塑性分析结果还显示,当强度应力比小于2时洞周将产生塑性区,塑性区随强度应力比值的减小而增大。
大变形主要因素之一是高地应力。
软岩变形主要特点如下:1)变形持续久、较大的塑性变形量以及变形速率快;2)流变特性强,变形具备较强的时间与空间效应,一经变【作者简介】崔勇(1977~),男,四川成都人,工程师,注册监理工程师,从事铁路工程监理研究。
于德安,等:某隧道软岩大变形病害分析及其处治对策某隧道软岩大变形病害分析及其处治对策于德安,李晓博(中交基础设施养护集团有限公司,北京100011)摘 要:在软岩富水地区,大变形问题在隧道修建过程中非常常见,目前对该问题的研究也较多,因此存在不同的处治思路和方法。
现阶段此类问题的主要处治原则是加强围岩、控制变形。
以往的设计理念中主要有两种做法,即“以刚克柔”和“以柔克刚”。
本文从某在建的实际项目出发,针对修建过程中产生的具体问题进行病害分析,同时提出相应的处治对策,可供类似项目参考。
关键词:软岩大变形;初支侵限;仰拱底鼓;二衬开裂中图分类号:U456. 3 文献标识码:A 文章编号:1673-5781(2019)01-0092-031工程概况某项目隧道左线桩号为ZK115 + 087-ZK117 + 553,长2 466m ;右线桩号为 K115 + 160-K117 + 573,长 2 413m 。
隧道建筑限界为10. 25mX5m,内轮廓采用半径R= 550cm 的单 心圆。
隧道区海拔高程介于1813. 87〜2109. 58m,相对高差295. 71m,处于构造侵蚀地貌区;地形起伏较大,植被发育。
该项目所在区域属于金沙江干热河谷地区、南亚热带气候类型。
隧址区地下水为第四系孔隙水类型及基岩裂隙水类型,第四系孔隙水多赋存于第四系松散土体中,多以潜水形式出现,水量 甚微;基岩裂隙水赋存于砂泥岩互层节理裂隙中,水量一般。
地下水主要由大气降水及周围地表水入渗补给,以地下径流的方式汇集、排泄于沟谷低洼地段。
地层岩性主要为泥岩、砂岩及砂泥岩互层,隧道周边未见有断层通过,地质构造现象不发育。
根据现场开挖围岩揭示,发生病害段围岩主要为富水泥岩:褐红色、紫色,泥质结构,薄至中厚层状构造,强风化、节理裂隙发育,机械破碎后岩芯呈碎块状、碎石状,风化不均匀。
根据现场取样试验结果,该段落泥岩自由膨胀率为31%〜47%,为膨胀岩。
隧道软岩大变形的防治技术Xx(xxxxx大学,xx市000000)摘要:深埋隧道通过软岩和断层带时,在高的地应力和富水条件下通常产生大变形。
这种隧道围岩变形量大,而且位移速度也很大,一般可以达到数十厘米到数米,如果不支护或支护不当,收敛的最终趋势是隧道将被完全封死,如果发生在永久衬砌构筑以前,往往表现为初期支护严重破裂、扭曲,挤出面侵入限界。
这种大变形危害巨大,严重影响施工工期或者线路正常运营,而且整治费用高昂。
关键词:高地应力;软岩;大变形;防治措施引言:修建中的某隧道位于高地应力区,局部地段地下水发育,易产生软岩大变形。
在分析隧道围岩发生大变形原因的基础上,从设计和施工两方面讨论了隧道大变形的防治措施,优化了支护参数,取得了良好的效果。
1. 软弱围岩隧道地质特征软弱围岩一般是指岩质软弱、承载力低、节理裂隙发育、结构破碎的围岩,工程地质特点有:(1)岩体破碎松散、粘结力差:一般为土层、岩体全风化层、挤压破碎带等构成的围岩,由于结构破碎松散,岩体间的粘结力差,开挖洞室后,仅靠颗粒间的摩擦效应和微弱胶结作用成拱,这类岩体极不稳定,尤其是在浅埋地段容易发生坍塌冒顶。
(2)围岩强度低、遇水易软化:一般以页岩、泥岩、片岩、炭质岩、千枚岩等为代表的软质岩地层,由于其强度低、稳定性差,开挖暴露后易风化、遇水易软化,尤其是深埋地段受高应力影响容易发生塑性变形,造成洞室内挤。
(3)岩体结构面软弱、易滑塌:主要是存在于受结构面切割影响严重的块状岩体中,由于结构面的粘结强度较低,开挖后周边岩体极易沿结构面产生松弛、滑移和坠落等变形破坏现象。
2.发生围岩大变形的地质条件及隧道围岩大变形发生机理大变形目前还没有一个统一的定义,目前有的学者提出根据围岩变形是否超支护的预留变形量来定义大变形,即在隧道,如果初期支护发生了大于25 cm(单线隧道) 和50cm(双线隧道)的位移,则认为发生了大变形。
姜云、李永林等将隧道围岩大变形定义为:隧道及地下工程围岩的等一种具有累进性和明显时间效应的塑性变形破坏,它既区别于岩爆运动脆性破坏,又区别于围岩松动圈中受限于一定结构面控制的坍塌、滑动等破坏。
软岩大变形隧道台阶开挖锚杆快速施工工法软岩大变形隧道台阶开挖锚杆快速施工工法一、前言隧道工程是现代交通建设的重要组成部分,而在软岩地层中的隧道施工面临着一系列的技术难题和风险。
为了解决软岩地层中隧道开挖过程中的大变形问题,我公司研发了一种软岩大变形隧道台阶开挖锚杆快速施工工法。
该工法通过采取一系列的技术措施和工艺原理,能够提高开挖速度,保障工程质量,同时减小对地下水和环境的影响。
二、工法特点该工法的特点是快速、安全、可控可靠。
通过合理的安排施工工艺,能够在较短的时间内完成隧道开挖,同时能够保证隧道的稳定性和安全性。
在施工过程中,能够实时监测并控制隧道变形,确保施工过程的可控性。
此外,该工法还具有工程量大、经济效益高的特点。
三、适应范围该工法适用于软岩地层中大变形隧道的台阶开挖。
软岩地层的塑性变形较大,传统的开挖工法难以满足其变形控制的要求。
该工法通过锚杆的支护和加固,能够有效控制隧道的变形,使得工程能够顺利进行。
四、工艺原理该工法的核心是通过锚杆的支护和加固来控制软岩大变形隧道的台阶开挖。
通过在隧道掌子面和斜坡面设置锚杆,能够将应力传递到稳定地层,减小岩体的变形。
同时,通过合理的施工工艺,能够将开挖过程分成若干个阶段,逐步完成,从而保证隧道的稳定。
五、施工工艺该工法的施工工艺包括如下几个阶段:进行现场勘探和地质分析,确定施工方案;进行锚杆的钻孔和注浆;锚杆固化后,进行台阶开挖;开挖完成后,进行锚杆的检测和补充加固;最后对施工过程进行质量验收。
六、劳动组织施工过程中需要合理组织人员,确保施工进度和质量。
包括施工队伍的组建、人员的分工和配备、岩石爆破和开挖作业的协调等。
七、机具设备该工法所需的机具设备包括锚杆钻机、注浆设备、挖掘机、起重机等。
这些机具设备能够满足施工需要,提高工作效率。
八、质量控制为了确保施工质量,需要进行质量控制。
包括对锚杆的质量进行检测,对开挖过程进行监测和控制,进行质量验收等。
高地应力软岩大变形隧道施工技术措施软岩大变形是指在高地应力环境下,隧道开挖后围岩发生侧鼓、底鼓等严重挤压变形,挤压变形量超出常规围岩变形量的现象,是围岩柔性破坏时应变能很快释放造成的一种动力失稳现象。
1.工程概况某隧道为铁路单线隧道,隧址区内新构造运动强烈,活动断裂发育,存在构造应力相对集中的地质环境条件,局部埋深较大的隧道可能遭遇高地应力工程环境,特别是隧道埋深过大时,板岩、千枚岩等软质围岩可能发生软岩大变形;局部构造应力强烈的区域,破碎的硬质岩也可能出现大变形现象。
沿线易发生软岩大变形的地层主要为三叠系、泥盆系及志留系千枚岩、板岩地层.该隧道埋深大、软质岩发育地段,以Ⅰ级及Ⅱ级软岩大变形为主。
隧道在DK28+888~DK36+415段主要为绿泥片岩及片岩,层厚普遍小于3cm,属极薄层~中薄层,灰绿色为主,矿物成分以绿泥石、云母、石英为主,变晶结构,薄片状构造为主,岩质软弱,节理裂隙发育,岩体破碎,部分段落呈中厚层状构造,岩体较破碎,该段落富水程度中等,绿泥片岩浸水后强度急剧降低。
其中DK29+765~DK36+415段具轻微~中等的变形潜势。
2.软岩大变形段的基本特性(1)变形量大:变形量远超常规预留变形量。
(2)初期支护变形速度快:隧道变形量测开始阶段,变形速率快,最大变形速率时间一般发生在边墙下台阶落底至仰拱闭合成环前。
(3)变形持续时间长:大变形区段变形时间从开挖至衬砌浇筑前,一般30d 或更长。
(4)施工难度大,安全风险高:开裂变形持续不断,易发生大面积失稳坍塌,处置塌方难度大。
3. 软岩大变形段的施工情况软岩大变形表现形式多样,主要表现在边墙挤压纵向变形开裂,拱顶下沉环向变形开裂,钢架凸起变形、扭曲,边墙变形侵限拆换拱,初支喷射混凝土鼓包掉块,隧底初支受力鼓起,掌子面岩石崩解滑坍,应力集中部位明显开裂掉块,局部二衬开裂等现象。
4. 软岩大变形控制技术措施及施工技术从主动加固围岩,发挥围岩自承能力,控制围岩塑性区发展出发,提出高地应力软岩隧道大变形主动控制技术要点为“加深地质、主动控制、强化锚杆、工法配套、优化工艺”二十字方针。
公路隧道软岩大变形施工处理技术摘要:近年来,我国的公路工程建设的发展迅速,隧道施工受到地质情况和周边环境的影响,造成现场施工情况多变。
软弱围岩自稳能力差,自身强度低,在受到隧道施工扰动后变形量大,容易造成隧道结构出现大变形。
由于隧道地质情况复杂,施工现场可能出现由于围岩变形量大、速度快等问题,造成支护结构开裂,侵入建筑限界,甚至出现塌方事故。
新奥法施工采用动态施工管理,根据施工现场围岩的基本情况实时调整施工参数,保证隧道支护结构的稳定性。
基于207国道左权至黎城界公路工程桥上隧道现场施工实践,在施工中由于软弱围岩产生了较大变形,导致围岩结构开裂。
通过对隧道内地质情况进行详细调查,对支护参数进行了优化设计,并选取有代表性的测点进行监控量测,分析拱顶下沉、周边位移和围岩压力的变化情况,为确定隧道支护结构的稳定性提供参考。
关键词:公路隧道;软岩大变形;施工处理技术引言随着经济的发展,我国交通公路的社会需求量越来越高,修建公路隧道成为跨山越岭时的重要方案。
山岭隧道受到地形地质条件的影响,地质应力分布多变,支护结构的受力变形以及围岩稳定情况也变得极为复杂。
因此,对施工方法进行优化,对于隧道的安全性尤为重要。
1高速公路隧道施工中监控量测的必要性分析在我国交通事业快速发展的影响下,公路工程的施工建设也越来越多,其中,公路隧道施工作为公路施工中的重要内容和环节,其具体施工中所面临的情况以及施工要求也越来越复杂,尤其是一些高等级公路的隧道施工中,其隧道施工方案与传统施工相比,不仅在线形以及隧道工程的里程等方面有了较大的变化,而且公路建设的整体投资以及施工影响也日益突出,在这种情况下,进行更加合理与优化的公路隧道施工方案设计和选择,在当前我国的公路工程施工建设中越来越受关注。
值得注意的是,结合公路隧道施工的具体情况,由于公路隧道施工中仍然存在有一些较为突出的问题尚未解决,像公路施工中常见的坍塌或者是突水、隧道建设完成后的渗漏问题或者是变形等,都对公路隧道的施工质量和工程建设效益存在着较大的不利影响。
通省特长隧道软岩大变形机理及处治措施论文
通省特长隧道软岩大变形机理及处治措施
隧道是一种具有重要意义的交通设施,但它们也会面临不同的类型的失稳问题。
其中之一是软岩大变形机制。
软岩大变形能力主要取决于地层特性,包括岩性、构造、位移和剪切应力。
通用省特长隧道软岩大变形机制包括岩性变幻、节理大变形、变形裂缝、岩体拉裂、破坏平衡和游动破坏等。
软岩大变形的处治措施包括理论和实践措施。
理论措施包括采用新的设计标准、增加安全因子和分析多因素变形机制,以改善预测模型,从而提高设计质量和安全性。
实践措施包括压力测试、锚杆灌注和强度加固技术,以有效的抗变形能力,减少或消除破坏影响。
各种技术手段需要结合实际情况,才能有效防治因软岩大变形对隧道的影响。
因此,在设计过程中,应进行全面调查,深入分析岩性、构造、位移和剪切应力等地质因素,并结合实际条件,运用有效的理论和实践处理措施,以减少或消除因软岩大变形对隧道的危害。
综上所述,通用省特长隧道软岩大变形机制取决于地层特性,主要包括岩性变幻、节理大变形、变形裂缝、岩体拉裂、破坏平衡和游动破坏等失稳机制。
软岩大变形的处治措施包括理论和实践措施,有助于提高设计质量和安全性,减少或消除破坏影响。
相关技术手段需要结合实际情况,才能有效防治因软岩大变形对隧道的影响。
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。
隧道建设面临的新问题越来越多,将面临更多挑战。
高瓦斯——都汶高速董家山隧道2005年12月22日14日40分,四川省都江堰至汶川高速公路董家山右线隧道发特别重大瓦斯爆炸事故,造成44人死亡,11人受伤。
事故发生时右线隧道完成开487米、衬砌1419米。
1. 概述水压——路野三关隧道水突泥1. 概述岩溶隧道-运营期间涌突水1. 概述水压、高地温——铁路大柱山隧道全长14.5公里具有“三高”(高地热、高地力、高地震烈度)、“四活跃”(活跃的新造运动、活跃的地热水环境、活跃的外动力质条件、活跃的岸坡浅表改造过程)的特征。
水量达10座西湖1. 概述地温、强岩爆——川藏铁路拉林段桑珠岭隧道隧道全长16.45公里,岩温最高达89.9°C,洞内环境温度最高达56°C,通过、安装自动喷淋系统洒水、洞内放置冰块等措施降低洞内温度。
岩爆发生时伴随岩块弹射、抛射现象,岩块弹射最大距离达25米,强岩爆区公里;施工中共发生16000多次岩爆,采用涨壳式锚杆锁住岩体、高压洒水等降面温度、释放应力措施,确保施工安全。
1. 概述高岩爆隧道——拉林铁路巴玉隧道隧道全长13073m,最大埋深约2080m,94%都是岩爆区。
所有人员必须身穿防弹衣,头戴钢盔,并给挖掘机、装载机等所有机械全部安上防护罩。
1. 概述腐里头打洞——铁路胡麻岭隧道穿越“第三系富水粉细砂岩”,其中一段173m 了整整6年,平均下来每天还不到8cm。
面对胡隧道这一罕见的世界性难题,连在铁路隧道施工有盛誉的德国专家都没成功,撤离时评价“不可在这种地层中打隧道”,但中国隧道人成功了。
1. 概述软岩大变形问题兰渝铁路木寨岭隧道木寨岭隧道,炭质板岩,区域最大主应力27.16MPa,围岩强度应力比低至0.02~0.2,,初期支累计变形平均值在2300mm左右,局部最大达到3500mm以上,最大收敛达到4306mm。
二次作后出现不同程度开裂。
1. 概述软岩大变形问题兰渝铁路新寨隧道1. 概述软岩大变形问题兰新铁路乌鞘岭隧道断层带、岭脊志留系地层等地段均发生了不同程度的大变形,有的初期支护侵入二次衬砌限界喷混凝土破损开裂挤入、钢架扭曲变形、甚至发生坍塌等,安全风险倍增,施工严重受阻。
F7断层最大拱顶下沉和水平收敛分别达1209mm和1053mm,一般300~700mm。
岭脊志留岩地层区段隧道收敛变形达500~700mm。
1. 概述软岩大变形问题台湾木栅隧道木栅隧道为三车道公路隧道面150m 2)。
该隧道在通过潭湾层时,发生了大变形,拱顶下150cm 以上,边墙内挤70cm 潭湾断层与隧道斜交。
由于期仅采用常规的锚喷支护,故了严重的大变形。
该隧道变形有一个特色,即应用了长大预锚索。
锚索长15~17m ,预拉50t ,但隧底采用长为9m 之一杆。
通过锚索孔及锚杆孔向地浆加固围岩,而强大的锚索及使隧道趋于稳定。
台湾木栅隧道预应力锚索示意1. 概述软岩大变形问题南昆铁路家竹箐隧道家竹箐隧道是单线铁路隧道,由于煤系地段软弱(Rb=1.7MPa),且地应力较高(16.09MPa) m长的地段内产生了大变形,洞壁位移60~80cm(最大160cm),拱顶下沉接近100cm。
施工中更设计是:1)改善洞形,加大边墙曲率;2)将预留变形量加大为45cm(拱)及25cm(墙);3)系统锚杆加长为8m(后期经应力量测,隧底锚杆减为4~7m);4)喷混凝土加厚(初喷20cm,复喷15cm),设三道纵缝;5)钢架改为U29可缩式;6)双层模注混凝土衬砌,其中外层为55cm钢纤维配筋混凝土(主要受力结构),内层为25cm 混凝土(安全储备),两层之间为HDPE瓦斯隔离层。
1. 概述古界硬质变质岩大变形问题张集铁路旧堡隧道这2座隧道都通过华北北部古老的太古界片麻岩、混合岩和变粒岩地层。
因变质深,结晶程度岩属硬质岩,但这2座隧道在施工中却出现了没有料到的围岩大变形问题,给施工造成极大困隧道建设者不得不重新认识华北北部太古界变质岩的工程地质特征。
雁门关隧道挤压大变形北同蒲铁路直雁门关旧堡隧道大变形1. 概述上面列举了一些隧道建设中遇到的四高问题(高地应力、高地温、高瓦斯、高压)以及不良地质问题,这些直接影响着隧道能否安全建成,建成的代价是否过成后是否会存在安全隐患。
对软岩大变形问题,被认为是世界性难题。
软、水、变形过度是地下工程“”,俗话说“怕软不怕硬”,在建设中会困难重重,建成运营后还可能会出现病。
下面结合典型案例,就软岩大变形隧道及处治技术作一简要汇报。
大变形软岩分类与分级内外发生围岩大变形灾害的事例屡见不鲜,一直是困扰地下工程界的一个重大难题重点问题关键技术l 软岩的分类、分级方法l 软岩大变形机理l 新型支护措施l 软岩大变形控制技术按照围岩压力的来源分类:高地应力软岩松散破碎型软岩膨胀性软岩复合型软岩以构造应力为主(且地应力越大,流变越明显)以自重应力(松散压力)为主以膨胀应力为主上述三种类型的组合2. 大变形软岩分类与分级2. 大变形软岩分类与分级例如:成都龙泉山一号隧道膨胀性软岩围岩压力来源:以膨胀应力为主膨胀性软岩分级分级指标蒙脱石含量(%)干燥饱和吸水率(%)自由膨胀变形量(%)弱膨胀性<10<10<10中膨胀性10~3010~5010~15强膨胀性>30>50>152. 大变形软岩分类与分级应力以自重应力为主,竖直方向应力大于水平应力的强度一般较低,根据结构面组数和间距、完数可将其细分为较破碎软岩、破碎软岩和极破岩三类。
岩强度应力比低,且较松散、风化,会发生碎屑伴随涌突水现象。
会出现大变形,但辅以让压措施,可“抗”得松散破碎型软岩围岩压力来源:以自重应力(松散压力)为主2. 大变形软岩分类与分级高地应力软岩围岩压力来源:以构造应力为主极高地应力软岩例如:木寨岭隧道岭脊核心段(埋深600m左右)•围岩受构造应力非常大,远大于自重应力,多数情况下构造应力为水平方向。
•在极高地应力作用下达到了岩石流变下限,会发生流变变形。
变形特征:流变显著,长期不收敛,变形严重,经多次拆换拱后仍不能控制围岩稳定。
一般高地应力软岩例如:木寨岭隧道一般大变形段(埋深300~500m左右)•围岩受构造应力一般大于自重应力•变形特征:初期变形大,收敛时间大于正常收敛时间,有流变,但不显著,变形较严重,大变形侵限段经拆换拱后可控制围岩稳定。
2. 大变形软岩分类与分级大变形判定标准,目前比较认可的是以初期支护位移值及支护破坏现象作为大变形的定义指标。
二郎山隧道大变形分级方案2. 大变形软岩分类与分级等级隧道相对位移岩体强度应力比设计及技术问题支护类型A <1%>0.36安全性几乎没有问题,可采用非常单纯的支护作为基于围岩分级设计隧道支护的基础隧道开挖很容易,支护一般采用喷混凝土和锚杆B1%~2.5%0.36~0.22采用净空位移约束法预测隧道周边的塑性区,明确塑性区的发展与各种支护的相互关系轻度挤出,单采用锚杆喷混凝土能够应对,可追加轻型钢或格栅支护提高其安全性C2.5%~5%0.22~0.15一般采用考虑开挖过程的二维有限单元法解析,掌子面稳定性没有很大问题挤出的可能性大,支护应及早设置并进行慎重的施工管理D5%~10%0.15~0.11对于隧道设计,掌子面稳定性是基本因素,可采用二维有限单元法解析;对确保掌子面稳定性的辅助工法要进行评价挤出的可能性非常大掌子面稳定性也有问题要采用超前支护和喷混凝土、钢支撑E10%~15%<0.11挤出性很大,掌子面非常不稳定。
目前的现状是基于经验进行设计极度的挤出。
当然要采用超前支护和掌子面补强,极端的场合应采用可缩式支护Hoek 等按隧道相对位移与岩体强度应力比之间的关系,将围岩分为5个等级地应力软岩挤压性大变形分级及预测3. 软岩大变形机理膨胀性软岩工程特征:可塑性、膨胀性、崩解性、易扰动性,仰拱隆起变形尤其严重变形机理:•围岩膨胀变形可以分为两类:黏性膨胀和化学性膨胀。
黏性膨胀:黏土矿物遇水后颗粒间的水膜变厚,进而产生体积膨胀的现象,主要发生在水类矿物中,如伊利石、蒙脱石等;化学性膨胀:某些矿物吸水发生结晶或变相造成体积膨胀,如石膏、无水芒硝等。