挤压性围岩隧道大变形机理及分级标准研究

隧道围岩级别划分与判定隧道围岩分级就是评定围岩性质、判断隧道围岩稳定性，作为选择隧道位置、支护类型的依据和指导安全施工。

1 国标《锚杆喷射混凝土支护技术规范》围岩分级1.1围岩分级围岩级别的划分应根据岩石坚硬性岩体完整性结构面特征地下水和地应力状况等因素综合确定并应符合表1.1规定。

注1 围岩按定性分级与定量指标分级有差别时一般应以低者为准。

2 本表声波指标以孔测法测试值为准如果用其他方法测试时可通过对比试验进行换算。

3 层状岩体按单层厚度可划分为厚层大于0 .5m中厚层0 .1~0 .5m薄层小于0 .1m4 一般条件下确定围岩级别时应以岩石单轴湿饱和抗压强度为准当洞跨小于5m，服务年限小于10 年的工程确定围岩级别时可采用点荷载强度指标代替岩块单轴饱和抗压强度指标可不做岩体声波指标测试5 测定岩石强度做单轴抗压强度测定后可不做点荷载强度测定。

3公路隧道围岩分级3.1公路隧道围岩分级围岩级别可根据调查、勘探、试验等资料、岩石隧道的围岩定性特征、围岩基本质量指标（BQ）或修正的围岩质量指标[BQ]值、土体隧道中的土体类型、密实状态等定性特征，按表3.1确定。

当根据岩体基本质量定性划分与（BQ）值确定的级别不一致时，应重新审查定性特征和定量指标计算参数的可靠性，并对它们重新观察、测试。

在工程可行性研究和初勘阶段，可采用定性划分的方法或工程类比方法进行围岩级别划分。

注：本表不适用于特殊条件的围岩分级，如膨胀性围岩、多年冻土等。

3.2围岩分级的主要因素公路隧道围岩分级的综合评判方法采用两步分级，并按以下顺序进行： (1)根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本质量指标（BQ），综合进行初步分级。

(2)对围岩进行详细定级时，应在岩体基本质量分级基础上，考虑修正因素的影响修正岩体基本质量指标值。

(3)按修正后的岩体基本质量指标[BQ]，结合岩体的定性特征综合评判，确定围岩的详细分级。

挤压性隧道施工时空效应及其大变形控制研究一、概述挤压性隧道施工时空效应及其大变形控制研究，是隧道工程建设领域中的一项重要课题。

随着交通基础设施建设的不断推进，隧道工程在山区、城市等复杂地质环境中的应用越来越广泛，而挤压性隧道作为一种特殊的隧道类型，其施工过程中的时空效应及大变形问题一直是工程实践中的难点和热点。

挤压性隧道通常指的是在软弱、破碎、高应力等不利地质条件下进行施工的隧道。

这类隧道在开挖过程中，由于围岩的自稳能力较差，容易发生显著的挤压变形，给施工安全和工程质量带来严重威胁。

研究挤压性隧道施工过程中的时空效应，揭示其变形机理，提出有效的控制措施，对于提高隧道施工的安全性和效率，保障工程质量具有重要意义。

时空效应是指在隧道施工过程中，由于开挖面的推进和支护结构的施作，围岩应力场、位移场以及渗流场等随时间和空间的变化而发生的动态响应。

这种响应不仅影响隧道施工的稳定性和安全性，还直接关系到工程的质量和经济效益。

深入研究挤压性隧道施工的时空效应，对于指导工程实践、优化施工方案具有重要意义。

大变形控制则是针对挤压性隧道施工过程中的变形问题而提出的一种技术措施。

通过采用合理的开挖方法、支护结构形式和施工工艺，以及加强监测和预警等手段，可以有效地控制隧道的变形，确保施工安全和工程质量。

由于挤压性隧道的特殊性，其大变形控制技术的研发和应用仍面临诸多挑战和困难。

挤压性隧道施工时空效应及其大变形控制研究是一项具有重要理论价值和实际意义的课题。

本文旨在通过对挤压性隧道施工过程中的时空效应进行深入分析，探讨其变形机理和控制措施，为类似工程的实践提供理论支持和技术指导。

1. 挤压性隧道施工的特点与挑战挤压性隧道施工面临着极高的地质不确定性。

由于地质构造复杂多变，隧道掘进过程中可能会遭遇软弱地层、断层破碎带、涌水涌砂等不良地质现象，这些现象不仅增加了施工难度，还可能对隧道结构的安全性造成严重影响。

挤压性隧道施工中的围岩变形控制是一项极具挑战性的任务。

挤压性围岩隧道大变形机理及控制技术
张建峰
【期刊名称】《铁道建筑技术》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】软岩大变形一直是隧道施工中一个难题,处理不当将会严重影响隧道的安全、工期、质量和成本,挤压性围岩大变形由于国内外案例少,缺乏相关经验,进一步增加了施工难度。

本文以玉磨铁路甘庄隧道为依托,通过分析地应力、地质构造、
地层岩性确定了大变形发生的机理;根据大变形发生机理确定了相应的控制技术,包
括三台阶变种短台阶开挖技术、压钢拱架变形控制技术、破碎带高速超前注浆技术、让压填充层变形控制技术等,通过一系列针对性的措施,成功控制住了围岩变形,并且提高了施工效率,可为类似的工程提供参考。

【总页数】4页(P124-127)
【作者】张建峰
【作者单位】中铁十七局集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U455.4
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试验研究5.胡家湾隧道断层破碎带挤压性围岩变形控制技术
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科学技术创新2021.06作者简介:薛海巍(1976-),男,学历:本科,高级工程师,主要从事长大隧道、特殊结构桥梁施工关键技术研究。

挤压性软岩隧道围岩大变形机理模型试验研究薛海巍1刘承宏1马良1陈宇博1李新志2朱永全2(1、中铁三局集团第二工程有限公司,河北石家庄0500002、石家庄铁道大学,河北石家庄050000)摘要:针对挤压性软岩隧道施工中围岩大变形突出,易出现支护破坏工程灾害风险,采用大型三维地质力学模型试验系统,模拟大埋深软岩隧道开挖过程,研究了施工中隧道围岩变形规律,得到了挤压性软岩隧道围岩大变形特征,结合试验结果,提出隧道施工及支护建议。

关键词:大埋深;软岩隧道;围岩大变形;地质力学模型试验中图分类号:U 445文献标识码:A 文章编号:2096-4390(2021)06-0116-021概述我国国土辽阔,地形地貌多样,地质类型丰富,伴随着西部大开发的深入发展,西南地区山高谷深,地质条件复杂,隧道工程建设过程中面临着巨大地质灾害风险,其中大埋深软岩隧道在施工过程中会出现挤压性隧道围岩大变形,其突出施工特征是变形大、变形时间长,易造成支护结构变形及破坏,给施工造成极大困难。

即将修建的川藏铁路是关系我国社会稳定、西藏经济发展的重大工程。

川藏铁路全线隧道共计198座,总长1223.5km ,占线路总长的70.2%,其中大埋深软岩段占隧道线路的29%,隧道施工过程挤压性围岩大变形问题突出,是影响隧道施工的典型灾害源。

因此,有必要深入研究挤压性隧道围岩大变形发生的应力特征与规律,为即将开工的川藏铁路安全建设提供科学支撑。

挤压性隧道围岩大变形及破坏的特征主要与其岩性及所处的地应力环境有关系,其变形持续时间、变形量和支护破坏形式是挤压性围岩施工过程中应力调整的外观表现。

因此,很多学者对挤压性软岩隧道大变形机理进行研究。

目前,国内外专家对挤压性软岩隧道大变形研究成果较多,主要集中在理论解析、数值计算和试验研究等方面。

地下洞室围岩大变形分类研究摘要：围岩大变形是隧道常见病害之一。

基于围岩应力-应变曲线，将围岩大变形分为正常弹性变形、轻微变形、显著变形、严重变形以及剧烈变形。

根据工程经验将工程中的围岩大变形分为硬质岩类大变形以及软质岩类大变形，并指出这些分类的基本特征。

关键词：隧道工程；分类研究；大变形；围岩；隧道1 引言本文根据围岩大变形特性对大变形分类进行研究，研究成果有助于围岩工程分级及工程施工指导。

2 大变形分类研究2.1 理论曲线分类由于各种岩石的弹性模量、受荷状态不同，所形成的变形量有很大差异。

即使在相同的应力状态下，对于弹性模量不同的岩石变形显然是不同的。

变形有大小之分，而对于那些产生小变形的岩石在工程中是允许的甚至是可以忽略的。

我们所需要研究的是岩石产生的较大变形，但不同性质的岩体它所具有的变形量亦相差很大，如对于软质岩体，即使在小应力下，在长期受荷状态下也会产生较大的变形。

而对于硬质岩体在强应力状态下还没有产生较大的变形就已经发生破坏。

因此为适用于工程应用和区别，基于岩体受荷破坏变形过程提出理论大变形和工程应用大变形。

通过岩石应力-应变曲线将应力应变过程大致分为压密阶段、弹性阶段、稳定破裂阶段、不稳定破裂阶段（累进破坏阶段）和强度丧失阶段。

如图1所示，从应力应变曲线中可以看出，最能反应变形变化率的是变形的切线斜率，因此基于变形的过程变化速率对应力应变曲线弹性变形阶段取切线变形，切线变形表达式为累进破坏阶段曲线取最大切线变形重新划分区段①、②、③、④、⑤区段，如图1所示。

理论大变形指当岩石在单向受压或三向应力状态下，岩石变形超过进入③、④、⑤阶段而强度其尚未完全丧失，或岩石受单向受拉超过弹性变形阶段而未达到峰值阶段的变形，此时的围岩还具有自稳能力，但发展下去就会发生较大的变形。

因此把变形分为以下几种：1）正常弹性变形：，即变形在①阶段，变形为弹性变形；2）轻微变形：，即变形进入②区段，变形为稳定破坏，基本为塑性变形；3）显著变形：，即变形进入③区段，变形为累进破坏；4）严重变形：，即变形进入④区段，应力急剧减小，强度基本丧失，变形速度较快。

第34卷第11期岩石力学与工程学报V ol.34 No.11 2015年11月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Nov.，2015深埋高地应力TBM隧道挤压大变形及其控制技术研究陈卫忠1，2，肖正龙1，田洪铭1(1. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北武汉 430071；2. 山东大学岩土与结构工程研究中心，山东济南 250061)摘要：深部岩体构造复杂、地应力高，对于挤压性地层开挖后容易产生挤压大变形，大量实践经验表明，若不及时合理处置应对将造成巨大的经济损失。

关注TBM隧道，介绍围岩挤压大变形的机制、关于挤压性地层的提前预报方法和监测辨识指标，讨论预测围岩收敛变形的方法并详细介绍人工智能和非确定性分析方法，最后总结归纳常用的应对挤压性地层的处置手段。

各种关于TBM隧道挤压大变形的辨识公式、预测方法以及处置手段都是依托相应的工程案例而建立，盲目的套用并不一定能起到预期的效果，建议具体工程问题应具体分析，综合比选，各取所长。

关键词：隧道工程；高地应力；挤压大变形；TBM隧道中图分类号：U 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2015)11–2215–12RESEARCH ON SQUEEZING LARGE DISPLACEMENT AND ITS DISPOSING METHOD OF WEAK ROCK TUNNEL UNDER HIGH IN-SITUSTRESSCHEN Weizhong1，2，XIAO Zhenglong1，TIAN Hongming1(1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering，Institute of Rock and Soil Mechanics，Chinese Academy of Sciences，Wuhan，Hubei 430071，China；2. Geotechnical and Structural Engineering Research Center，Shandong University，Jinan，Shandong 250061，China)Abstract：Without timely and reasonable treatments，the large convergence displacement due to high geostress and complex tectonic stress of ground squeezing will result in economic losses. TBM tunnels were the focus of the study. The mechanism of large displacement due to ground squeezing was described. The prediction and recognition methods were presented. The prediction methods of convergence displacement of tunnel including AI method and uncertainty analysis method were discussed in detail. Finally the common disposal methods for grounds under different squeezing levels were summarized. The formulas for recognition，the prediction methods and the disposal technologies of large squeezing displacement of TBM tunnels were developed for corresponding projects，so blindly using these methods yielded no effect. We suggested the choosing of these methods with caution.Key words：tunnelling engineering；high geostress；squeezing large displacement；TBM tunnel收稿日期：2015–07–19；修回日期：2015–07–28基金项目：国家重点基础研究发展计划(973)项目(2015CB057906)；国家自然科学基金杰出青年基金项目(51225902)；国家自然科学基金资助项目(51379007)作者简介：陈卫忠(1968﹣)，男，博士，1990 年毕业于山东矿业学院采矿工程专业，现任研究员、博士生导师，主要从事隧道及地下工程方面的教学与研究工作。

1 引言交通隧道、水工隧道及其它地下工程穿越高地应力区以及遇到软弱围岩体，常导致软岩大变形等相关地质灾害。

根据大量文献检索结果显示，隧道工程围岩大变形已困扰地下工程界的一个重大问题。

19世纪中叶，铁路隧道底鼓、仰拱破坏就已经出现并引起人们的关注(Pressel 和Kauffmann,1860)，但首例严重的交通隧道软弱围岩大变形应该是1906年竣工的长19.8km 的辛普伦Ⅰ线隧道[1]。

此后，国外如日本的惠那山(Enasan)公路隧道、奥地利的陶恩(Tauern)隧道、阿尔贝格(Arlberg)隧道等都是典型的隧道围岩大变形灾害工程事例。

我国国内如青藏线4.0km长的关角隧道、宝中线3.136km长的大寨岭隧道及1.904km长的堡子梁隧道、南昆线上的穿越煤系地层的家竹箐铁路隧道、在建的国道317线鹧鸪山公路隧道（4.442km），以及铁山隧道（2.099km）等工程均出现了不同形式和程度的围岩大变形情况，给工程建设造成极大的困难[2]。

随着我国公路隧道工程以及地下工程的迅猛发展，其长大、深埋的特点日趋明显，而在一定的围岩地质和环境地质条件下等则往往易于发生围岩大变形等地质灾害[3]。

围岩大变形是一类危害程度大、整治费用高的地质灾害。

如南昆线上家竹箐铁路隧道390m长的大变形洞段，大变形延误工期达四个半月之久，据计算，整治消耗自进式锚杆10万余米，其费用就已接近正常情况下的成洞造价，如果将所有整治费用加在一起，损失可能就更惊人了[4]。

目前正在施工的国道317线鹧鸪山公路隧道也因围岩大变形不得不加强初期支护，增加工程的投入。

2 围岩大变形研究现状地下工程围岩大变形作为一种严重的地质灾害，对隧道工程建设产生严重的影响，国内外学者已经做过不少的探索工作，但由于大变形理论的研究不尽成熟，加之现场地质岩体状况复杂性，目前的研究工作主要表现在以下方面。

（1）大变形的定义关于围岩大变形，目前还没有形成一致的和明确的定义。

挤压变形隧道中让压支护的力学机理研究挤压变形隧道中让压支护的力学机理研究摘要：挤压变形是地下工程中常见的一种变形形式，对隧道的稳定性和支护措施的设计提出了极高的要求。

本文通过对挤压变形隧道中压支护的力学机理进行研究，了解了压支护在抵抗挤压变形中所起到的作用和影响因素，并对隧道支护提出了相应的建议。

1. 引言隧道工程是城市建设中的重要工程，也是地下交通和运输系统中的重要组成部分，但由于地质条件的复杂性和地下水环境的多变性，隧道工程在施工和使用过程中经常面临各种地质灾害和变形问题。

挤压变形是其中常见且严重的一种变形形式，对于隧道的稳定性和支护设计提出了极高的要求。

本文旨在通过研究挤压变形隧道中压支护的力学机理，以期为隧道工程的支护设计提供理论指导和实际应用。

2. 挤压变形隧道的力学特性挤压变形是指地下隧道在施工或使用过程中，由于地质条件和环境因素导致隧道周围土体的挤压和变形。

挤压变形隧道的力学特性主要包括以下几个方面：2.1 挤压作用挤压作用是指隧道对周围土体的挤压力和应力，其大小与隧道尺寸、地质条件和周围土体的力学性质有关。

挤压作用是引起挤压变形的主要原因，也是隧道支护设计的重要依据。

2.2 土体变形挤压作用会引起周围土体的变形，主要表现为土体的压缩和侧向变形。

土体的压缩变形导致隧道周围土体的收缩和移动，侧向变形导致土体的膨胀和变形。

土体变形是挤压变形隧道稳定性分析的重要内容。

2.3 支护结构为了保证隧道的稳定性和使用安全，需要在挤压变形隧道中进行支护结构的设计和施工。

常见的支护结构包括预应力锚杆、喷射混凝土和钢支撑等。

支护结构的设计要兼顾承受挤压力和防止挤压变形。

3. 挤压变形隧道中的压支护机理在挤压变形隧道中，压支护是一种常见且有效的支护方式。

其工作原理是通过将内压作用于支护结构，使结构能够承受隧道周围土体的挤压力，从而抵抗挤压变形。

3.1 压支护的基本原理压支护基本原理是通过增加支护结构内部的压力，以提高结构的抗挤压能力。

隧道围岩大变形机理及处治技术研究作者：陈绪成来源：《建筑工程技术与设计》2015年第11期【摘要】本文结合工程实例，对公路隧道围岩产生大变形的原因进行分析，并提出合理的处治措施。

【关键词】隧道围岩大变形原因处治一、隧道围岩大变形机理分析及工程实例1、隧道围岩产生大变形的原因各类围岩在正常施工条件下都会产生一定的变形，不同国家、不同行业对各级围岩岩及各种支护结构都规定有不同的预留变形量以容纳这些变形。

大变形是相对正常变形而言，目前还没有统一的定义和判别标准。

产生大变形主要有客观和主观两方面原因，地质条件是客观原因，技术措施不当是主观原因，前者是根本原因。

2、工程实例某公路隧道进口斜井位于沟谷地带，地形呈左高右低现状，地形起伏较大。

该斜井设计平长140m，开挖范围上部岩层为粉质粘土，下部为强-全风化页岩夹砂岩，围岩分级为V级。

本工程地下水为上层滞水、基岩风化裂隙水及构造裂隙水。

隧道净空断面尺寸为4.7（宽）×5.75（高）m，开挖断面尺寸为5.82（宽）m×7.62（高）m。

在斜井施工至掌子面里程XK0+113时，通过观察发现XK0+113～+122.5段初期支护喷射混凝土有开裂剥落现象。

此时，仰拱施工至XK0+122.5；加强二衬施工至XK0+125.5。

大变形段里程为XK0+113～+122.5，长9.5m，该段右侧钢拱架失稳内敛约60cm，初支砼严重剥落，变形过程+115～+118右侧拱脚处、+118～+122右侧墙角处分别流出黄色、黑色泥浆；地表沉陷深约1.7m，面积约70m2。

通过对本段隧道所处地质环境综合分析，围岩大变形的主要原因有：（1）地质因素。

隧道围岩经过多年地质构造运动，围岩应力处于平衡状态，一经开挖，潜在应力释放，应力重新分布，在原生应力已遭破坏，新生应力场尚未稳定前提下，围岩承受压大、极易失稳导致坍塌；当通过各种堆积体是，由于结构松散，颗粒间无胶结或胶结差，开挖后引起坍塌；在挤压破碎带，岩脉穿插带、节理密集带等裂结构地层中，岩块间互相挤压钳制，一经开挖则失稳，常见岩块掉落、坍塌；在软弱围岩节理发育的情况下，或泥质充填物过多，均易产生较大的坍塌；在构造运动作用下，薄层岩体形成的笑摺曲、节理发育地段，施工中常常发生坍塌；岩层软硬相间，或有软弱风化夹层的岩，在裂隙水的作用下，软弱面强度大大降低，因而发生坍塌；裂隙水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用加剧岩体的失稳和坍塌。

施工期铁路隧道软岩大变形快速分级方法研究
张广泽;贾哲强;罗良成;王栋;任利;袁传保
【期刊名称】《铁道工程学报》
【年(卷),期】2024(41)2
【摘要】研究目的:西南复杂艰险山区等典型构造活跃区的构造地质环境复杂,断裂、褶皱发育,构造应力显著,铁路隧道围岩大变形问题突出,随着构造活跃区铁路隧道工程日益增加,将面临更严峻的大变形问题。

在隧道施工开挖过程中,快速判别可能发
生的大变形等级,有利于施工工法的调整和支护措施的制定。

研究结论:(1)深入分析构造软岩大变形工程案例,以施工期掌子面开挖揭示围岩分级数据为基准,结合区域
地应力、岩层厚度、岩性等大变形关键控制因素,快速判定大变形等级,提出了施工
期铁路隧道围岩大变形快速分级方法,并结合典型工程案例对分级方法的有效性和
准确性进行了验证;(2)本研究成果可应用于施工期间铁路隧道开挖围岩大变形的快
速分级,适用于工程地质勘察领域。

【总页数】6页(P20-25)
【作者】张广泽;贾哲强;罗良成;王栋;任利;袁传保
【作者单位】中铁二院工程集团有限责任公司;四川大学深地科学与工程教育部重
点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TU45
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1.兰渝铁路高地应力软岩隧道挤压大变形规律及分级标准研究
2.深埋单线铁路隧道软岩大变形快速施工技术
3.隧道围岩构造软岩大变形发生机理及分级方法
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