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高地应力层状软岩隧道大变形预测分级研究
高地应力层状软岩隧道大变形预测分级研究
陈子全;何川;吴迪;代聪;杨文波;徐国文
【期刊名称】《西南交通大学学报》
【年(卷),期】2018(053)006
【摘要】为探明高地应力层状软岩隧道的非对称变形破坏规律及其支护结构的非对称受力特性,结合碳质千枚岩力学特性与变形破坏机制的各向异性特性,对层状软岩隧道围岩的非对称变形破坏特征进行了分析.在93座典型高地应力层状软岩隧道变形数据的基础上,系统性地分析了隧道拱顶沉降、水平收敛、最大变形量与地应力、岩体抗压强度、隧道埋深之间的关系.研究结果表明:高地应力层状软岩隧道的变形量与最大地应力、岩体抗压强度、埋深的分布较为离散,在一定地应力、岩体强度或埋深条件下,隧道变形量既存在于高值区间,也存在于低值区间;隧道变形量随地应力的增大、岩体强度的降低、埋深的升高逐渐向高值区间靠拢,高地应力层状软岩隧道大变形是高地应力、软弱围岩、层理弱面耦合作用的结果;基于隧道最大变形量与隧道强度应力比的幂指数变化规律,提出了高地应力层状软岩隧道的大变形预测分级指标.
【总页数】8页(1237-1244)
【关键词】高地应力;层状软岩;变形破坏规律;大变形;预测分级指标
【作者】陈子全;何川;吴迪;代聪;杨文波;徐国文
【作者单位】西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,四川成都610031;西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,四川成都610031;西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,四川成都610031;西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,四川成都610031;西南交通大学交通隧道工程教育部重点实。
高地应力软岩隧道大变形预测及防治研究摘要：总结高地应力软岩隧道大变形成因，比较各种大变形预测技术，归纳大变形防治措施。
分析表明：大变形形成机制、变形模式与一般围岩变形破坏不同，需要加强研究；目前还没有形成一套系统、完善和易于推广应用的现场地质分析、监测试验、分析评价预测体系；在支护参数方面，需要一套预测预报方法体系和相应工程对策；针对不同机制、不同等级的大变形，需制定合理大变形防治措施。
以期为今后软岩大变形稳定性控制提供有益参考。
关键词：隧道稳定性高地应力大变形预测与防治高地应力下软弱围岩挤压大变形，是目前备受关注的隧道难题之一，其变形机理及结构受力特征复杂，目前尚未得到完整的解决。
首例严重的交通隧道围岩大变形是1906年竣工的长19，8km辛普伦I线隧道；我国南昆铁路线家竹箐隧道390m(IDK579+170～+560)洞段发生大变形：日本艾那山I线400m大变形路段用36个月才得以通过。
总之，目前在围岩大变形机制、围岩大变形的预测理论和控制技术方法体系方面值得进一步深入研究，具有科学理论意义和现实价值。
1 大变形成因分析1.1地质方面的原因根据我国大量隧道统计，大变形隧道多发生在泥岩、页岩、千枚岩等软岩，在构造及风化影响显著时变形更大，同时伴有地下水渗流和高地应力时更易产生大变形。
1.2施工方面的原因隧道围岩变形量的大小除受地质条件客观因素影响外，与施工方法及手段有很大的关系。
如果喷锚支护施做不到位、仰拱和二次衬砌距离掌子面距离过长、开挖后无法及时封闭成环，而重点放在施工进度，施工单位变形监控量测不规范或不及时、钢架底部悬空或长期积水浸泡，得不到及时处理等因素都对大变形的发生有直接的影响，甚至促进了大变形发生。
1.3设计方面的原因主要表现在对地质条件了解不够，根据有限的探孔了解地质情况，对变形程度估计不足，以致支护措施不到位。
如果设计的锚杆不够长，就无法穿过松动圈，对围岩加固起不到很好的作用。
一级建造师市政公用工程管理与实务思维导图沥青路面结构组成特点P2 ★★泥混凝土路面构造特点P5 ★★沥青混合料组成与材料P7 ★★不同形式挡土墙的结构特点P13 ★★城镇道路路基施工技术P15 ★★★城镇道路路基压实作业要点P17 ★★★岩土分类与不良土质处理方法★★P20不同无机结合料稳定基层特性★★P23城镇道路基层施工技术P25 ★★★无机结合料基层施工质量检查与验收P351 ★★★土工合成材料的应用P26 ★沥青混合料面层施工技术P29 ★★★改性沥青混合料面层施工技术P33 ★★★沥青混合料面层施工质量检查与验收★★水泥混凝土路面施工技术P35 ★★水泥混凝土面层施工质量检查与验收P353 ★★冬、雨期施工质量保证措施P355 ★★★冬期施工冬期施工高温期施工压实度的检测方法与评定标准P357 ★★城市桥梁结构组成与类型P41 ★★模板、支拱架的设计、制作、安装与拆除★★★P44模板、支架施工安全措施★★★P431钢筋施工技术★★P47混凝土施工技术P49 ★★预应力混凝土施工技术P51 ★★★预应力混凝土施工技术★★★P54预应力张拉施工质量事故预防措施P365 ★★桥面防水系统施工技术★★P57桥梁支座、伸缩装置安装技术P61 ★★各类围堰施工要求P67 ★★桩基础施工方法与设备选择P69 ★★★钻孔灌注桩施工质量事故预防措施P358 ★★桩基施工安全措施P428 ★★大体积混凝土浇筑施工质量检查与验收P362 ★★★装配式梁板施工技术★★★P75装配式梁板施工技术★★★P75现浇预应力混凝土连续梁施工技术★★★P79钢梁制作与安装要求P82 ★★箱涵顶进施工技术P93 ★★★箱涵顶进施工安全措施P432 ★★地铁车站结构与施工方法P96 ★★地铁区间隧道结构与施工方法P105 ★★地铁车站工程施工质量检查与验收P369 ★★地下水控制★★★P116地下水控制★★★P116深基坑支护结构与边坡防护P121 ★★★基槽土方开挖及基坑变形控制P131 ★★★地基加固处理方法P134 ★★防止基坑坍塌、淹埋的安全措施P424 ★★★地下管线安全保护措施P426 ★★★盾构机选型要点P139★盾构施工条件与现场布置P146 ★盾构施工阶段划分及始发与接收施工技术P148★★盾构掘进技术P152 ★★★盾构掘进技术P152 ★★★盾构法施工地层变形控制措施P161 ★★★盾构隧道施工质量检查与验收P374 ★喷锚暗挖掘进方式选择P164 ★★★工作井施工技术P169 ★★★超前预支护、加固施工技术P171 ★★★超前预支护、加固施工技术P171 ★★★喷锚支护施工技术P175 ★★★衬砌及防水层施工要求P179喷锚支护施工质量检查与验收P371 ★★暗挖法施工安全措施P442 ★★★厂站工程结构与施工方法P181 ★★给水工程滤池与滤板施工质量检查与验收P379★现浇水池施工技术P189 ★★★给水排水构筑物防渗漏措施P377 ★★★装配式水池施工技术P193 ★★★构筑物满水试验的规定P194 ★★★水池施工抗浮措施P199 ★★沉井施工技术P195 ★★开槽管道施工技术P200 ★★★不开槽管道施工方法选择P203 ★★★非开挖管道施工质量检查与验收P405 ★★非开挖管道施工质量检查与验收P405 ★★城市非开挖管道施工安全措施P445 ★★给排水管道功能性试验P206 ★★★柔性管道回填施工质量检查与验收P396 ★★★供热管道施工与安装要求P214 ★★供热管道施工与安装要求P214 ★★供热管网附件及供热站设施安装P222 ★★供热管道功能性试验的规定P229 ★★燃气管道的分类P231 ★★燃气管道施工与安装要求★★★P211燃气管道施工与安装要求P236 ★★★燃气管道施工与安装要求P236 ★★★燃气管道功能性试验的规定P241 ★★★城市燃气、供热管道施工质量检查与验收P391 ★★综合管廊工程★★P244城市管廊施工质量检查与验收P398 ★★填埋区防渗层施工技术P249 ★★HDPE膜防渗层施工技术P251 ★★监控量测P273 ★★★市政公用工程招标投标管理P279 ★★★市政公用工程招标投标管理P279 ★★★3.招标人不得以不合理的条件限制、排斥（潜在）投标人：（1）向（潜在）投标人提供有差别的项目信息；（2）要求特定行政区域或特定行业的业绩、奖项作为加分条件或中标条件；（3）对不同投标人采取不同的资格审查或评定标准；（4）限定特定的专利、商标、品牌、原产地或供应商；（5）限定投标人所有制形式或组织形式。
隧道施工中的岩爆及时预测金志仁;徐文胜;范海波;王元汉【摘要】岩爆是高地应力条件下隧道及地下洞室开挖中围岩因卸荷而发生的岩片爆裂松脱、剥落、弹射的地质灾害.本文研究了岩爆形成机制和岩爆的主要影响因素,指出岩爆的发生主要与岩石性质、地质条件和应力状况有关.为了避免或减少岩爆造成的损失,需要正确预测岩爆,其中重要工作是及时测量地应力的大小和岩石抗压强度.针对高地应力条件下隧道及地下洞室施工过程中,经常发生岩爆的地质灾害,需要进行及时的预测预报,预报要求快捷、简便、实用.其中岩石抗压强度采用点荷载强度仪容易进行确定,主要困难是如何及时进行地应力测量.本文改进了门塞式应力恢复法,推导了切向应力的计算公式,确定了公式中的等效应力系数.将该方法应用于大广南高速公路鄂赣隧道施工过程中的岩爆预测预报,预测结果与实际情况符合较好,有效地指导了岩爆的防治,并减少了相应的损失.【期刊名称】《土木工程与管理学报》【年(卷),期】2011(028)002【总页数】5页(P39-43)【关键词】岩爆;预报;隧道施工;门塞式应力恢复法;地应力;抗压强度【作者】金志仁;徐文胜;范海波;王元汉【作者单位】湖南城市学院土木工程学院,湖南益阳 413000;华中科技大学土木工程与力学学院,湖北武汉 430074;华中科技大学土木工程与力学学院,湖北武汉430074;华中科技大学土木工程与力学学院,湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】O38;O241;TU45岩爆是高地应力条件下隧道及地下洞室开挖中围岩因卸荷而发生的岩片爆裂松脱、剥落、弹射的地质灾害。
在国内外许多地下矿山工程、地下水电工程、铁路、公路隧道中均有报道［1，2］。
岩爆的发生直接威胁到施工过程，需要进行及时预测预报。
岩爆研究在理论分析、实验研究、数值计算和现场测试等方面进行了许多工作，从强度理论、刚度理论、能量理论、岩爆倾向理论等提出了多种岩爆判据和分级方法［3～8］。
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。
岩爆的成因及防治措施岩爆是高地应力区的地下工程在开挖过程中或开挖完毕后，由于弹性变形能的瞬间释放而产生爆裂、松脱、剥落、弹射甚至抛掷现象的一种动力失稳地质现象。
岩爆是地下工程施工的一大地质灾害，由于它的破坏性很大，常常给施工安全、岩体及建筑物的稳定带来很多的问题，甚至会造成重大工程事故。
本文将岩爆发生的若干因素及其防治措施作一些讨论。
标签：岩爆影响因素防治措施1引言随着世界经济的发展，人类对各种矿产资源、能源的需求日益增加，且越来越多的地下工程在修建，岩爆灾害也频繁发生。
在地下工程开挖过程中，岩爆是围岩各种失稳现象中最强烈的一种，由于其突发性和强大的破坏性，不仅威胁施工人员和设备安全，而且还严重影响工程进度和工程造价，现在已成为是世界性的地下工程难题之一，引起了国内外的普遍关注，并促进了岩爆研究的进展。
2岩爆的成因2.1岩爆的分类从工程实践出发，考虑岩爆的危害方式、危害程度以及防治对策等，按破裂程度岩爆可分为以下几种。
2.1.1破裂松弛型围岩成块状、板状或片状爆裂，爆裂响声微弱，破裂的岩块少部分与洞壁母岩断开，但弹射距离很小，顶板岩爆的石块主要是坠落。
2.1.2爆裂弹射型岩爆的岩块完全脱离母岩，经安全处理后留下岩爆破裂坑。
岩爆发生时的爆裂声响如枪声，弹射的岩块最大不超过1/3m3，也有粉末状的岩粉喷射。
主要危害是弹射的岩片伤人，对机械设备无多大影响。
2.1.3爆炸抛射型有巨石抛射，声响如炮弹，抛石体积几立方米至数十立方米，抛射距离数米至二十米，对机械、支撑造成大的破坏。
2.2岩爆的发生机制岩爆是高地应力的产物，其机制一般描述为：岩爆是具有大量弹性应变能储备的硬质脆性岩体由于洞室开挖，径向约束卸除，环向应力骤然增加，能量进一步集中，在集中应力作用下，产生突发性胀剪脆性破坏。
弹性应变能伴随声响和震动部分得以消耗。
同时，剩余能量转化的动能使围岩急剧动态失稳，造成岩片（块）脱离母体，获得有效弹射，猛然向临空方向抛（弹）射。
