高地应力软岩隧道大变形控制技术(PPT-80)

在隧道工程中，软岩地层的变形和收敛一直是一个令人头疼的问题。

尤其是在高地应力地区，软岩隧道的大变形段径向收敛控制措施更加重要。

本文将从技术措施、监测手段和管理方法等方面探讨高地应力隧道软岩大变形段径向收敛的控制措施。

1. 技术措施在软岩地层的隧道施工中，为了控制大变形段径向收敛，可以采取以下技术措施：- 合理的支护结构：选择合适的支护结构对软岩地层进行支护，比如钢架加混凝土梁、喷锚网、锚喷等，以增加地层的稳定性和承载能力，减少变形和收敛。

- 合理的巷道布置：通过合理的巷道布置，使得地层受力均匀，减小高地应力对软岩地层的影响，从而减少变形和收敛的发生。

- 降低开挖面积：通过减小开挖面积和采用分段开挖的方式，减少软岩地层的受力范围，减小地层变形和收敛的情况。

2. 监测手段在施工过程中，为了及时发现软岩地层的变形和收敛情况，可以采用以下监测手段：- 地下水位监测：通过监测地下水位的变化，及时了解软岩地层的湿度情况，从而判断软岩地层的稳定性和变形状况。

- 地表位移监测：采用地表位移监测仪器，对隧道周边地表位移进行实时监测，及时发现软岩地层的变形和收敛情况。

- 支护结构变形监测：通过监测支护结构的变形情况，及时了解支护结构的承载能力和软岩地层的变形情况，为及时采取补救措施提供数据支持。

3. 管理方法在施工管理方面，要加强对软岩地层大变形段径向收敛的管理，可以采用以下管理方法：- 强化监理管理：加强监理单位对软岩地层变形和收敛的监管，及时发现问题并提出解决方案，确保隧道施工的安全和顺利进行。

- 强化施工队伍管理：加强施工队伍对软岩地层变形和收敛的认识和管理，提高施工人员的安全意识和质量管理水平，确保施工质量和隧道安全。

- 强化应急预案管理：建立完善的软岩地层大变形段径向收敛的应急预案，规范应急处理流程，确保在发生问题时能够迅速采取有效措施，保障施工安全。

高地应力隧道软岩大变形段径向收敛控制措施包括技术措施、监测手段和管理方法三个方面。

高地应力软岩大变形隧道施工技术介绍隧道是连接地理上两个地区的重要交通工程。

然而，由于地质条件的复杂性和多变性，隧道的施工过程也面临着许多问题。

其中一个主要挑战是位于高地应力软岩区域的大变形隧道的施工。

高地应力软岩区域的隧道工程面对着较高的岩压和地质风险。

本文将介绍高地应力软岩大变形隧道施工技术。

问题施工大变形隧道有着诸多的问题，其中最主要的是与软岩的高地应力作斗争。

高地应力使得软岩的负荷能力下降。

因此，高地应力软岩区域的隧道工程施工需要考虑如何应对高地应力、软岩变形、母岩裂隙和软岩胀缩等问题。

解决方案从长期的施工技术来看，隧道施工工艺一直在不断更新和改进。

对于高地应力软岩区域的大变形隧道施工，采取以下措施可以提高施工效率和减少风险。

1.钻孔爆破工艺在高地应力软岩区域的隧道爆破中，采用钻孔爆破工艺可以减少振动，降低噪音和对基岩的影响。

另外，钻孔爆破还有利于控制隧道标准的大小和形状，确保隧道的结构稳定性。

2.预应力支护技术在高地应力软岩区域的大变形隧道施工中，预应力施工技术可以可靠地支撑隧道。

预应力施工技术通过钢缆、锚杆和桩体等材料，使支护结构承受预设的拉应力和压力。

预应力支护技术的应用可以避免因阻力降低、松动积土或地下水位变化引起的隧道变形等问题。

3.岩土混掘技术岩土混掘技术是一种将土与岩石混合起来，挖掘的同时稳定周围的土体。

这种技术可以有效地减少振动和噪音，并可以运用于软岩变形、母岩裂隙和软岩胀缩等的隧道施工。

同时，岩土混掘技术的应用可以改善施工现场的高地应力环境。

结论高地应力软岩大变形隧道施工是一项复杂的技术。

有效地解决高地应力、软岩变形、母岩裂隙和软岩胀缩等难题是成功的关键。

本文提到的钻孔爆破工艺、预应力支护技术和岩土混掘技术是现代大变形隧道施工的重要技术。

这些技术的有效应用可以保障隧道施工的安全、高效和稳定。

高地应力软岩隧道大变形发生机理及控制技
术研究
高地应力软岩隧道指的是处于高地应力环境下的软岩地层中开挖
的隧道。

由于所处的高地应力环境导致了软岩地层的高地应力状态，
因此开挖隧道时会导致地层变形和破坏，特别是隧道大变形。

因此，
对于这种隧道，需要研究其发生机理和控制技术。

隧道大变形的发生机理主要包括以下几个方面：
1. 地层原有结构的破坏：隧道开挖会破坏地层原有的结构，导致
地层松动和变形。

2. 地层的应力状态改变：隧道开挖会导致地层应力状态的改变，
特别是高应力地区的地层应力状态，从而引起地层的变形和破坏。

3. 近似于松散垫层的软岩：这种软岩原本就具有不易承受应力的
特点，因此在高应力环境下更加容易发生变形和破坏。

4. 地层水文特征：地下水会影响地层的应力状态和稳定性，因此
隧道开挖时需要考虑地下水的影响。

针对以上机理，可以采取以下控制技术：
1. 实施一定的支护措施：在隧道开挖时需要实施适当的支护措施，如喷锚、加固网等，以保证隧道的安全稳定。

2. 降低地层应力状态：采用降水、减载等措施来降低地层应力状态，从而减小隧道的变形和破坏。

3. 优化隧道设计方案：通过优化隧道设计方案，如采用浅埋式隧道、采用适当的半圆形、梯形等断面形式等，来减小隧道变形和破坏。

4. 做好隧道施工管理：严格控制隧道施工期间的工程质量和安全
管理，确保隧道的安全稳定。

综上所述，高地应力软岩隧道大变形的发生机理和控制技术是一
个综合性问题，需要对各种因素进行综合考虑，以保证隧道的安全稳定。

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。

高地应力软岩大变形隧道施工技术中铁十四局集团第四工程有限公司石贞峰摘要：堡镇隧道为宜万铁路第二长隧、七大控制工程之一，也是全线施工难度最大的隧道之一。

堡镇隧道围岩属于高地应力软岩，在施工中发生高地应力软岩大变形。

结合软岩的岩性分析情况，采用科研引导、稳扎稳打的方针，制定了详细的施工方案，在施工过程中探索、研究出了控制软岩大变形的施工技术。

关键词：堡镇隧道高地应力软岩大变形施工技术1 工程概况堡镇隧道左线全长11565m，右线全长11599m，线间距30m, 右线初期设计为平导，作为左线辅助施工通道，后期再将平导扩挖形成右线隧道。

是宜万铁路第二长隧、七大控制工程之一，也是全线唯一的高地应力软岩长隧。

十四局承担左线进口段5641m、右线进口段5622m的施工任务。

隧道穿越岩层主要为粉砂质页岩、泥质页岩，呈灰黑色，多软弱泥质夹层带，白色云母夹层，强度极低。

大部分页岩呈薄层状，层厚3～10cm，分层清晰,产状扭曲，挤压现象明显，岩体破碎，强度很低，手捏呈粉末状，遇水膨胀；顺层发育，有光滑顺层面，层间多夹软泥质夹层，节理、层理发育、切割严重，围岩整体性很差，隧道左边拱存在顺层软弱面，右侧边墙有楔形掉块，爆破后滑坍、掉块严重。

根据国标《工程岩体分级标准》，该区属高应力区，产生大的位移和变形。

洞内初期支护局部开裂，顺层坍塌，节理发育，软岩变形等，凡专家预测的复杂地质均已出现。

在施工中发生多次高地应力作用下较大变形中，仅8#横通道处拱顶沉降最大就达15cm，收敛32.5cm，超过预留变形量，并侵入二次衬砌。

2 施工方案针对高地应力软岩大变形的特点，我们制定了“超前支护、初支加强、合理变形、先放后抗、先柔后刚、刚柔并济、及时封闭、底部加强、改善结构、地质预报”的整治原则和总体方案，配合平导超前等辅助方案较好的解决了此项难题。

2.1 总体方案介绍(1)采用超前小导管支护，开挖后及时封闭围岩；加强初期支护的刚度，采用型钢拱架封闭成环；为达到稳固围岩的目的，系统锚杆采用中空注浆锚杆加固地层，锚杆长度应稍大于塑性区的厚度。

工程建设新乌鞘岭隧道岭脊段高地应力软岩大变形控制技术马殷军（中国铁路青藏集团有限公司，青海西宁810000）摘要：针对新乌鞘岭隧道岭脊段高地应力软岩变形问题，采用加强初支、铣挖法施工在软岩大变形方面取得了良好的效果。

通过调整仰拱曲率、加大变形预留量、加强初期支护、超前预加固等设计支护措施，结合铣挖法开挖可有效减少对周边围岩的扰动，有效控制软岩塑性区的发展。

研究表明：相比钻爆法，采用铣挖法开挖易于控制超欠挖，并大幅度降低对围岩的扰动。

轮廓平均线性超挖由37 cm缩减至17 cm，超挖率由121%缩减至61%，喷射混凝土与岩面密贴性好，有利于提升围岩自承能力和初期支护的承载能力，可有效改善变形控制效果，提高软岩施工的进度及安全性，可作为高地应力软岩大变形控制的有效方法。

关键词：新乌鞘岭；隧道；软岩大变形；铣挖法；变形控制；高地应力中图分类号：U456 文献标识码：A 文章编号：1001-683X（2023）11-0001-07 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2023.09.18.0040 引言随着我国西部开发持续深入，西部地区交通建设成为其重要组成部分。

在建设过程中，隧道工程面临的地质条件极端复杂，主要包括高地应力软岩大变形、高地应力岩爆、富水断层破碎带等复杂地质问题，隧道工程面临高地应力软岩大变形和岩爆等重大技术挑战［1-8］。

采用数值分析方法，对比分析机械法和钻爆法对软岩变形的影响，讨论机械法在挤压性软岩隧道大变形控制的适用性。

1 工程概况新乌鞘岭隧道全长17.125 km，位于既有兰武二线乌鞘岭特长隧道东侧上方，是单洞双线隧道，最大埋深952 m。

新建隧道施工辅助坑道充分利用既有兰武二线乌鞘岭特长隧道的5#、7#、8#、9#、10#斜井（长度合计9 280 m）。

其中的9#斜井工区为V级围岩Ⅲ级变形段，志留系作者简介：马殷军（1976—），男，高级工程师。

E-mail：********************千枚岩夹板岩，千枚岩为主，极薄层状，软硬不均，层间结合力差，受构造影响严重，岩体极破碎，岩质软，整体性差，呈块状，拱部稳定性差，易掉块，掌子面存在少量渗水现象，受施工扰动易发生失稳坍塌等风险（见图1）。

隧道高地应力软弱围岩大变形控制技术研究摘要：在隧道施工过程中，受高地盈利软围岩等相关断层带地质因素的影响，经常会发生围岩挤压变形情况，增大空间位移，并延长变形周期，为施工带来严重的负面影响。

基于此，本文通过实际案例工程进行分析，明确现阶段隧道高地应力软弱围岩大变形控制技术的有效应用策略，以供参考。

关键词：隧道；高地应力软围岩；大变形；控制技术引言：随着时代不断发展，我国铁路行业逐渐创新，大量的铁路建设工程被提出，以满足当前的交通需求。

但在实际的施工过程中，受其工程自身的性质影响，不同区域的地质情况差异性较大，需要施工人员有效的克服外界因素的影响进行施工，尤其是部分软弱围岩隧道工程，以此来提升施工整体质量。

一、工程案例分析本文以我国甘肃省某隧道工程为例，该工程为双洞单线分离式特长隧道，隧道总长为19千米，受区域影响，该地区的地质条件较为复杂，如包括断裂带、背斜以及斜向构造等，在实际的施工过程中，直接影响容易发生变形，影响工程的质量。

据相关数据显示，隧道洞身需要穿过的板岩区占总长度的46％，总计各类软岩长度占总长度的84％，为施工带来较大的难度，甚至造成严重的围岩滑塌事故，影响工程的开展。

在施工区域，主要的地层岩性为二叠系板岩夹碳质板岩，导致其围岩受地质构造的影响较大，岩体极破碎，层间结合较差，整体稳定性不高。

在施工过程中，由于围岩地质自身的性质影响，断层带围岩及其破碎，主要采取人工开挖形式，施工进度较为缓慢。

在实际的运行过程中，经常出现喷射混凝土开裂、拱架扭曲变形以及掉块情况，进而影响当前的整体施工质量。

同时，在进行开挖过程中，由于其自身的性质影响，围岩极不稳定，容易发生变形，最终导致支护结构变形，出现侵限情况，二次砌衬出现开裂[1]。

二、隧道高地应力软弱围岩大变形控制技术应用在进行隧道施工过程中，工作人员应结合实际情况对软弱围岩变形情况进行合理的分析，并灵活应用合理的技术进行施工，逐渐更新施工理念，有效的控制围岩大变形情况，提升工程整体质量，具体来说，主要包括以下几方面：（一）新奥法组织施工灵活应用新奥法进行施工，可以从根本上促使施工效率等得到提升，并灵活利用当前的技术理念进行创新，以满足实际的施工要求。

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。