隧道变形控制技术研究

第 55 卷第 1 期2024 年 1 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.55 No.1Jan. 2024节理化炭质页岩地层隧道围岩大变形及控制技术研究阳军生1，夏裕栋1，方星桦1，刘伟龙1，王法岭2(1. 中南大学 土木工程学院，湖南 长沙，410075；2. 中铁十二局集团有限公司，山西 太原，030024)摘要：某高速铁路XHS 隧道穿越节理化炭质页岩地层，在施工过程中围岩大变形、失稳坍塌现象显著，现场采用强支护和仰拱加深等措施后围岩变形控制效果不佳。

针对XHS 隧道节理化炭质页岩地层地质条件，结合现场监测手段、离散−连续耦合数值模拟分析围岩大变形及破坏特征，基于数值模拟提出以采取地层预加固为主的围岩变形控制措施，并通过现场试验探讨该控制措施的应用效果。

研究结果表明：隧道开挖后，围岩变形具有变形量大、变形速率快的特点，围岩拱部沉降量大于水平收敛量且变形具有非对称的分布特征；受三台阶法多次开挖扰动影响，围岩卸荷范围动态发育并不断向全环扩展，松动区逐渐由浅部围岩向深部转移，并呈现出非对称的破坏特征，最终引发围岩大变形；采取地层预加固后，模型中围岩变形和松动区范围明显减小，围岩非对称变形破坏也得到了有效控制；在采用地层预加固、管棚超前支护、三台阶临时仰拱法开挖的控制措施后，围岩变形得到控制，施工效果良好，隧道恢复正常施工，保证了隧道的顺利贯通；以地层预加固为主的控制措施是此类节理化炭质页岩地层围岩变形控制的有效手段。

关键词：节理化岩体；炭质页岩；大变形；离散−连续耦合分析；预加固中图分类号：U459.1 文献标志码：A 文章编号：1672-7207（2024）01-0188-13Research on large deformation and control technology of tunnelsurrounding rock in jointed carbonaceous shale strataYANG Junsheng 1, XIA Yudong 1, FANG Xinghua 1, LIU Weilong 1, WANG Faling 2(1. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075, China;2. China Railway 12th Bureau Group Co. Ltd., Taiyuan 030024, China)Abstract: A high-speed railroad XHS tunnel which crosses through the jointed carbonaceous shale stratum shows significant large deformation and collapse of the surrounding rock. The control effect is not good after adopting measures such as strong support and deepening of the tunnel invert. For the geological conditions of jointed carbonaceous shale stratum in XHS tunnel, the large deformation and damage characteristics of the surrounding收稿日期： 2023 −03 −05； 修回日期： 2023 −04 −20基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(U1934211) (Project(U1934211) supported by the National Natural ScienceFoundation of China)DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.01.016引用格式： 阳军生, 夏裕栋, 方星桦, 等. 节理化炭质页岩地层隧道围岩大变形及控制技术研究[J].中南大学学报(自然科学版), 2024, 55(1): 188−200.Citation: YANG Junsheng, XIA Yudong, FANG Xinghua, et al. Research on large deformation and control technology of tunnel surrounding rock in jointed carbonaceous shale strata[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2024, 55(1): 188−200.第 1 期阳军生，等：节理化炭质页岩地层隧道围岩大变形及控制技术研究rock were analyzed by combining on-site monitoring means and discrete-continuum coupled numerical method.Based on the numerical simulation, the control measures of surrounding rock deformation which mainly focused on pre-reinforcement of stratum were proposed, and the application effect was explored through on-site test. The results show that the rock mass deformation after tunnel excavation is characterized by large volume and fast rate, the crown settlement value is larger than the horizontal convergence value, and the deformation has asymmetric distribution characteristics. Under the influence of multiple excavation disturbances, the unloading area dynamically develops and continuously expands to the whole ring, and the loosening area gradually transfers from the shallow rock mass to the deep and presents asymmetric damage characteristics, which eventually causes the large rock mass deformation. After taking pre-reinforcement measures, the sizes of deformation and loosening areas in the numerical model are obviously reduced, and the asymmetric deformation damage is effectively controlled. With the control measures of pre-reinforcement of the stratum, combined with over-supporting of the pipe shed and three-bench excavation method with temporary invert, the deformation is controlled and the construction effect is good. The tunnel resumes normal construction, and these measures also ensure the tunnel completion. The control measures which are mainly based on pre-reinforcement of the stratum are effective means to control the surrounding rock deformation in this type of jointed carbonaceous shale stratum.Key words: jointed rock mass; carbonaceous shale; large deformation; discrete-continuum coupled analysis; pre-reinforcement我国中西部地区地势起伏较大、地质构造强烈、地质环境复杂，区域内广泛分布炭质板岩、页岩、千枚岩等层状变质软岩，其具有构造层理及节理密集发育、岩体软弱破碎、强度低、自稳能力差、遇水易软化崩解、各向异性力学性质显著等特征。

隧道穿越第三系砂泥岩施工变形控制措施研究隧道穿越第三系砂泥岩施工变形控制措施研究隧道工程是现代城市建设中重要的交通基础设施之一，隧道的施工和变形控制是确保隧道工程安全和高效建设的重要环节。

在隧道穿越第三系砂泥岩的施工过程中，面临着严峻的技术和工程挑战。

本文将对隧道施工变形控制措施进行研究，以确保隧道施工过程中的安全和高效性。

第一部分：引言隧道工程在地下开挖过程中会影响到周围地质体的变形，尤其是在砂泥岩等较软弱地质体中。

这些地质体的不稳定性和易发生的变形给隧道施工带来了很大的挑战。

因此，在隧道施工中，采取科学可靠的变形控制措施是非常重要的。

第二部分：隧道工程变形控制措施2.1 预控与控制在隧道工程中，预控和控制是非常重要的环节。

预控阶段主要通过分析和预测地质条件、地应力、地下水等因素来预测隧道施工过程中的变形情况，并制定相应的措施进行控制。

2.2 地下水控制地下水是隧道施工中常见的影响隧道变形的因素之一。

在穿越第三系砂泥岩的隧道工程中，地下水的控制也是重要的一环。

通过合理的排水设计和施工技术，确保地下水的排泄，减少地下水对隧道变形的影响。

2.3 支护措施隧道工程中采取适当的支护措施是非常必要的。

在穿越第三系砂泥岩的隧道工程中，可以采用刚性支护结构如钢筋混凝土衬砌或钢拱架，来承受地下应力，控制隧道变形。

2.4 地面沉降监测与补偿地面沉降是隧道施工过程中常见的变形现象之一，特别是在穿越砂泥岩中更为突出。

通过地面沉降监测，可以及时了解地表沉降情况，并采取相应的补偿措施，以减小地下施工对地表的影响。

第三部分：案例分析以某市地铁三号线隧道施工为例，该线路穿越了一段第三系砂泥岩地层。

在施工中，针对砂泥岩地层的不稳定性和易变形的特点，采取了一系列的变形控制措施。

在预控阶段，通过对地质条件和地应力的分析，确定了隧道在变形允许范围内的设计施工方案。

在地下水控制方面，通过合理的排水设计和施工，保证了隧道施工过程中地下水的排泄，减少了地下水对隧道变形的影响。

盾构隧道变形监测与控制技术研究隧道作为一种重要的交通和基础设施工程，承担着连接城市和交通网络的重要任务。

随着城市化进程的加快，隧道建设数量不断增加，因此，隧道的安全和稳定变得尤为重要。

在隧道建设过程中，盾构隧道是一种常见的隧道建设方法。

但是，盾构隧道的变形监测与控制成为了研究的重点，因为隧道的变形会对其性能和使用寿命产生重大影响。

盾构隧道变形监测技术是指通过监测和分析隧道结构的变形情况，及时发现并评估隧道的偏差和位移，为隧道安全提供保障。

目前，隧道变形监测技术主要包括激光测距、全站仪、总体变速、位移传感器和摄像头等。

激光测距技术可以实时、准确地测量隧道变形的位移和变形量，但受到测量距离的限制；全站仪能够测量隧道变形的总体位移和变形，但对于局部变形监测有一定的局限性；总体变速技术可以通过监测盾构隧道前进速度的变化来评估隧道的变形情况；位移传感器可以实时监测隧道结构的变形，但受到传感器精度的限制；摄像头可以通过拍摄隧道的照片或视频来监测隧道的变形情况。

盾构隧道控制技术是指通过调整施工参数和采取相应的控制措施，对隧道的变形进行控制和减小。

盾构隧道控制技术主要包括注浆加固、支护结构、预应力索设施和后推式控制等。

注浆加固技术是将注浆材料注入隧道结构中，增加其强度和稳定性，以防止隧道的进一步变形和破裂；支护结构技术采用钢支撑和混凝土支护等方式，增强隧道的承载能力，减小变形；预应力索设施技术是通过在隧道结构中设置预应力索，通过张力调整来控制隧道变形；后推式控制技术是在隧道推进过程中，通过控制推进速度和推力大小，来控制隧道的变形。

隧道变形监测与控制技术研究的目标是实现对盾构隧道变形的实时、准确监测和控制。

通过采用合适的监测技术，可以及时发现隧道的偏差和位移，并及时采取相应的控制措施。

通过合理的控制技术，可以减小隧道的变形，提高隧道结构的稳定性和使用寿命。

同时，隧道变形监测与控制技术的研究还可以为隧道建设提供技术基础和经验总结，为隧道工程的安全和稳定性提供可靠的保障。

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。

隧道围岩动态变形规律及控制技术研究赵勇【摘要】基于前人既有研究成果和日本龟浦隧道围岩变形试验,结合郑西客运专线大断面黄土隧道围岩大变形的工程实践,阐述隧道施工影响下围岩变形动态规律,提出围岩变形控制的技术要点和技术措施,并提出相应的围岩变形控制建议.研究结果表明:隧道开挖后的围岩变形可分为掌子面前方的先行变形、掌子面变形及掌子面后方变形3种形式,且这3种变形是同时发生的.控制开挖工作面失稳、拱顶失稳、拱脚下沉和围岩大变形等是隧道围岩变形控制的要点.开挖过程控制和辅助工法控制是隧道围岩变形控制的重点,其中初期支护及时闭合和合理辅助工法的选取是关键.【期刊名称】《北京交通大学学报》【年(卷),期】2010(034)004【总页数】5页(P1-5)【关键词】隧道工程;围岩变形;控制要点;控制技术【作者】赵勇【作者单位】北京交通大学,隧道及地下工程教育部工程研究中心,北京,100044;铁道部工程设计鉴定中心,北京,100844【正文语种】中文【中图分类】U451.2隧道的结构体系是由周围地质体和人工修筑的支护构件组成的,并且周围地质体起着主导作用,这是与地面结构体系完全不同的.从工程结构的角度看,这种结构体系的形成是通过一定的施工过程或者说一定的力学过程来实现的,这个过程状态的变化如图1所示[1].可以看出,隧道施工就是一个开挖与支护的过程,施工过程就是应力释放与应力控制、利用和控制围岩动态变形的过程.图1 施工过程与围岩力学状态变化过程示意图Fig.1 Construction and surrounding rock mechanical state change process chart对于隧道围岩变形规律及控制技术的研究,国内外学者做了大量工作,并取得了丰富的研究成果[2-5].本文作者基于前人的研究,结合日本龟浦隧道围岩变形试验和郑西客运专线大断面黄土隧道围岩大变形的工程实践,根据实测数据总结隧道围岩变形动态规律,并提出具体的控制措施.1 隧道围岩变形动态规律大量的数值计算和现场监测资料均表明,隧道围岩变形是在开挖工作面的前方开始,而在开挖工作面后方距离d=1.5～2.0D(洞径)处的变形才与最大径向变形基本相等,这是隧道开挖引起围岩变形的一般规律.日本龟浦隧道施工时,在隧道拱顶上方2 m 的位置设一个长50 m的水平铝管,实测的弯曲应变计算变形如图2所示.图2 龟浦隧道掌子面变形监测实例Fig.2 The heading face displacement monitoring example of GuiPu Tunnel我国郑西客运专线大断面黄土隧道开挖监测数据分析的规律也大致相同.图3为2006-11—2007-09的实测数据,其中1#～8#分别对应隧道左右导洞及主洞断面上的8个测点.各分步施工引起隧道拱顶沉降占总沉降的比例分别为:超前沉降,5%～14%;导洞开挖,35%～50%;导洞开挖至全断面封闭前,40%～50%;全断面封闭后,3%～9%.可以看出,反映在掌子面前方到后方一定范围内的拱顶下沉分布规律为:隧道开挖后在掌子面前方一定范围(2～5倍洞径)产生下沉,称之为“先行变形”;在掌子面处,产生一定量的“初始变形”,此值与地质条件关系密切,约为最终变形值的20%～30%,这个变形是开挖后瞬间发生的;在掌子面后方,随掌子面的推进,产生不断增大的变形,其特点是初期的变形速度很大,而后增长的速度逐渐减缓,并趋于稳定.其变形过程如图4所示[2].图3 大断面黄土隧道双侧壁导坑法施工拱顶沉降曲线Fig.3 Vault crown settlement curve of both-side head excavating method construction in large section loess tunnel因此,隧道开挖后隧道的变形可分为掌子面前方的先行变形、掌子面变形及掌子面后方变形3种,且这3种变形是同时发生的.图4 隧道开挖围岩变形三维示意图Fig.4 Surrounding rock deformation during tunnel excavation three-dimensional chart2 隧道围岩变形控制要点隧道围岩变形控制的要点在于控制开挖工作面的失稳、坍塌,拱顶的失稳、坍塌,台阶法中拱脚下沉、失稳和围岩大变形等.2.1 控制掌子面失稳、坍塌1)倾斜掌子面.采用倾斜形状的掌子面开挖,配合掌子面喷混凝土封闭措施,可以抑制掌子面的变形,减少作业人员的风险,控制地表的下沉,大幅度改善进度和封闭时间,提高喷混凝土的品质和耐久性.2)掌子面锚杆.设置掌子面锚杆的目的是控制围岩开挖后的先行变形和掌子面变形,也是为全断面和半断面开挖创造条件.掌子面锚杆的长度一般在12～24 m之间,为开挖方便,通常采用玻璃纤维锚杆.采用掌子面锚杆技术的关键是长锚杆的快速施工工艺和配套施工机具.3)留核心土.在台阶法施工中,为了掌子面的稳定,经常采用弧形开挖法,即留核心土法.日本进行的一项研究表明:不留核心土时,掌子面挤出量超过70 mm的部分可达到掌子面前方1.3 m;而留核心土时,掌子面挤出量超过70 mm的部分只达到掌子面前方0.6 m 处.可见核心土对掌子面起到控制挤出的效果.2.2 控制拱顶失稳、坍塌控制拱顶失稳坍塌的技术要点是采用超前支护和加强初期支护.1)超前支护.根据构筑方法,超前支护通常分为短超前支护、中超前支护和长超前支护3种情况.①短超前支护:一般支护长度为2～5 m,通常采用超前小导管、插板法和预衬砌技术;②中超前支护:一般支护长度为5～10 m,通常采用中管棚(直径89 mm,长度10 m)或水平喷射注浆方式;③长钢管超前支护:一般采用长度在15～20 m、直径大于108 mm的长钢管,即大管棚超前支护,以有效控制拱顶失稳、坍塌.2)加强初期支护.加强初期支护通常有两种做法,其一是加大喷混凝土的厚度,加密钢架间距或缩小锚杆间距;其二是改变喷混凝土的性能,提高钢架的规格和采用抗拔力大的锚杆.实践证明,第二种方法更有利于控制拱顶下沉.采用初期高强度喷混凝土技术能减薄喷层厚度,有效加快施工进度,符合技术发展的趋势.2.3 控制拱脚下沉、失稳在台阶法施工中,控制拱脚下沉的方法通常有扩大拱脚、设置锁脚锚杆、临时仰拱封闭和设置横撑等方法.日本近期开发出了利用弯曲钻机,设置弯曲形脚部钢管桩或采用高承载力的脚部支撑钢管来控制钢架的下沉,效果较好,如图5所示.另外,也可用喷射混凝土来加固拱脚,如图6所示.图5 控制隧道拱脚下沉失稳的曲线形钢管桩工法Fig.5 Shaped form pipe pile method for controlling tunnel arch springing subsidence instability图6 控制隧道拱脚下沉失稳的拱脚喷射混凝土工法Fig.6 Shotcrete method for controlling tunnel arch springing subsidence instability2.4 控制软岩大变形通常认为初期变形速率快、变形值大、长时间无收敛趋势,且超过预计变形值的变形,可以称为“大变形”.这种围岩一般为软弱围岩,这种变形也通常被称作“软岩大变形”.控制软岩大变形的方法有:①在喷混凝土中设置伸缩缝来吸收一部分变形;②采用长锚杆(8～15 m)来控制围岩的后期变形;③采用掌子面锚杆控制围岩的先行变形等.这些方法对解决大变形问题起到一定的作用,特别是长锚杆和掌子面锚杆.日本在东海道新干线的饭山隧道(长22.2 km)的大变形地段试验,采用多重支护方法取得了成功.多重支护方法的特点是:不需要进行反复扩挖和反复支护,即没有拆除顶替已经承载的支护构件和对围岩的多次扰动的问题,留出充分的变形富裕值,先释放一部分变形进行第一次支护,然后继续释放变形.第一次支护达到极限状态后,再继续第二次支护,必要时可继续第三次支护,将变形控制在容许范围之内.多重支护的基本观点是:容许一次支护变形,以减轻作用在二次支护的土压,并在最内侧形成健全的壳体,使整个支护稳定.因此,二次支护的设置最好在围岩内应力释放到某一程度后实施.3 隧道围岩变形控制技术3.1 开挖过程控制隧道开挖后,随着时间的推移,变形也在发展.一般说,开挖过后,变形发展很快,即初期变形速度很快,而且变形值也比较大,如果能够控制住初期的变形速度,就可以控制隧道围岩的松弛.因此通常强调开挖后要迅速喷射混凝土,迅速架设钢支撑,其目的就是要求初期支护及时闭合.另外需要关注的是从开挖到初期支护全断面闭合的时间.在复杂地形、地质条件下,从开挖到全断面初期支护的闭合时间,要求越短越好.闭合距离也是越短越好.因为,初期支护全断面闭合的过程,就意味着隧道围岩变形逐渐趋于稳定的过程.而闭合距离,基本上要求在距掌子面2～3倍隧道开挖跨度之内,甚至更短一些.因此,有效控制隧道围岩变形的开挖方法,应该是首选全断面法,其次是短台阶法.总之,开挖分部越少,封闭时间越短,变形就越小.3.2 辅助工法控制以改善围岩条件为目的而采用的辅助或特殊工法称为辅助工法,如图7所示.隧道开挖中最危险的应力释放面是掌子面和一次开挖长度的无支护区间.为了控制其危险度,了解地下水分布状况和掌子面前方围岩的动态是非常重要的.图7 辅助工法概念示意图Fig.7 Assistant construction method concept chart 在隧道围岩变形及控制技术措施中,辅助工法占据重要地位.常用稳定掌子面的辅助工法有:超前锚杆、超前长钢管、掌子面喷混凝土、掌子面锚杆、脚部补强锚杆、临时仰拱等.在地下水处理中常用排水钻孔等工法.在控制地表下沉对策中有:长超前钢管、管棚等.在地下水对策中有:排水钻孔、降低地下水位、排水坑道等工法.4 隧道围岩变形控制建议隧道施工主要分为开挖和支护两大工序,变形控制是开挖和支护中的技术关键点.开挖是应力释放的过程,不同的开挖方法,应力释放的过程及程度也是不同的.支护则是应力控制的过程,不同的支护方法应力控制的过程和程度也是不同的.除开挖、支护作业外,其他作业都是辅助性的,如运输、排水、通风、量测、地质超前预报等.但这些作业也是左右开挖、支护成败的关键,不能忽视.因此,控制隧道围岩变形的关键措施主要指开挖、支护过程中控制围岩变形的措施及必要的辅助作业工法.在隧道施工过程中,开挖和支护是密切相关的,根据围岩地质情况,其关系可大致分为只挖不支、先挖后支和先支后挖3种情况.1)只挖不支,适用于坚硬、自支护能力比较高,应力释放后能够自行控制稳定的围岩,围岩级别为Ⅰ级、Ⅱ级.关键技术:减少爆破振动和少扰动的开挖技术.基本措施建议:控制开挖进尺,控制一次起爆炸药量,采用电子雷管,采用机械开挖或机械与爆破并用的开挖方法.2)先挖后支,适用于一般地质条件,围岩级别为Ⅲ级、Ⅳ级.关键技术:加强初期支护控制围岩的松弛、坍塌,确保开挖工作面的稳定.基本措施建议:采用全断面法或超短台阶法,提高初期支护的支护效果,控制隧道围岩变形的发展和收敛;严格控制各开挖工作面的步距,尽快闭合;提高机械化程度,缩短各单项作业的时间.3)先支后挖,适用于特殊地质、地形条件,一般用于软岩大变形、掌子面或拱脚易失稳、底部鼓起等情况,围岩级别为Ⅴ级、Ⅵ级.关键技术:加强超前预支护,确保开挖工作面稳定,控制围岩松弛、坍塌,提高围岩的自支护能力.基本措施建议:采用掌子面超前锚杆、喷混凝土封闭掌子面、倾斜掌子面或留核心土的施工方法;超前管棚、管幕、插板等超前支护;加强初期支护,采用高强度、高刚度喷混凝土技术;采用锁脚锚杆等控制拱脚下沉.只挖不支的场合主要是控制爆破振动,采取减少围岩扰动的施工方法;先挖后支的场合主要是控制掌子面后方的变形,采取加强初期支护和快速封闭的施工方法;先支后挖的场合重点是控制掌子面前方的变形和掌子面变形,采取超前预支护、掌子面支护和掌子面后方支护,及时封闭的措施和工法.5 结语1)隧道围岩变形包括掌子面前方的先行变形、掌子面变形及掌子面后方的变形,其中掌子面变形是隧道开挖过程围岩变形发展的重要阶段,是隧道围岩变形控制的重点.2)隧道围岩变形控制是隧道围岩稳定性控制的核心,要采取系统的控制措施.既要控制掌子面前方的先行变形,又要控制掌子面和掌子面后方的变形.3)隧道围岩变形控制的要点在于控制开挖工作面失稳、拱顶失稳、拱脚下沉和失稳及围岩大变形等几种形式.4)隧道围岩变形控制重在开挖过程控制和辅助工法控制,其中初期支护及时闭合和合理辅助工法的选取是控制隧道围岩变形的关键.5)隧道开挖和支护相互作用关系可分为只挖不支、先挖后支和先支后挖3种情况,且每种情况有其关键技术和建议的基本措施,在隧道施工过程中,应根据围岩条件和工程特点选定合理的工序.参考文献:[1]关宝树.隧道力学概论[M].成都:西南交通大学出版社,1993.GUAN Baoshu.Generality of Tunnel Mechanics[M].Chengdu:Southwest Jiaotong University Press,1993.(in Chinese)[2]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].合肥:安徽教育出版社,2004.WANG Mengshu.Technology of Shallow Tunnel Excavation[M].Hefei:Anhui Education Press,2004.(inChinese)[3]张顶立,王梦恕,高军,等.复杂围岩条件下大跨隧道修建技术研究[J].岩石力学与工程学报,2003,22(2):290-296.ZHANG Dingli,WANG Mengshu,GAO Jun,et al.Research on Construction Technology of Large Span Tunnel in Complex Rock[J].Chinese Journal of Rock Mechanics andEngineering,2003,22(2):290-296.(in Chinese)[4]吕勤,张顶立,黄俊.城市地铁暗挖施工地层变形机理及控制实践[J].中国安全科学学报,2003,13(7):29-34.LU Qin,ZHANG Dingli,HUANG Jun.Mechanism of Stratum 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总第３２３期交　通　科　技ＳｅｒｉａｌＮｏ．３２３　２０２４第２期ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．２Ａｐｒ．２０２４ＤＯＩ１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１ ７５７０．２０２４．０２．０２２收稿日期：２０２４ ０１ ０８第一作者：娄西慧（１９８６－），男，硕士，高级工程师。

盾构隧道近接既有桥梁的施工变形及控制技术研究娄西慧１　李化云２（１．中铁大桥勘测设计院集团有限公司　武汉　４３０１０１；　２．西华大学建筑与土木工程学院　成都　６１００３９）摘　要　为探究盾构隧道近接施工对既有跨江大桥的影响与变形控制技术，研究桥梁基础的变形规律与安全影响，文中依托某跨江隧道工程，以隧道下穿公路引桥段为研究对象，采用ＰＬＡＸＩＳ３Ｄ有限元软件和室内正交试验相结合的方法，对隧道近接既有桥梁工程施工进行分析。

结果显示，１２号墩桩基最大沉降值７．０７ｍｍ；采取注浆措施前，１２号墩与１３号墩之间最大差异沉降值４．８ｍｍ，超出控制要求；利用正交试验优化注浆参数并对土体进行加固后，将最大差异沉降控制在４ｍｍ以内，满足变形控制要求。

关键词　隧道施工　桥梁　差异沉降　注浆加固　近接隧道中图分类号　Ｕ４５５　Ｕ４４５ 城市交通的发展形成各种交通建筑相互交错，新建线路对既有邻近建筑造成影响的问题不可避免，如何采取有效控制措施，保障新建与已建工程的施工及运营安全，成为工程界的一大难题，一些学者对相关问题进行了系列研究。

在数值计算方面，方勇等［１］采用三维有限元软件对盾构隧道施工时，近接桩基的沉降和位移变化规律进行了数值模拟。

结果表明，盾构隧道施工时，邻近的桩基础会发生倾斜，且随着盾构机顶进力的增大，倾斜率随之增大。

刘枫等［２］结合具体工程算例，模拟了超长隧道开挖对近接单桩和群桩的影响规律。

结果表明，隧道开挖对桩基的影响主要与桩长、桩径及隧道与桩的水平距离有关。

王凯等［３］研究了叠落隧道对既有桥梁的影响，并提出注浆加固和设隔离桩２种控制措施。

地铁隧道盾构施工的变形控制技术地铁的建设一直是大都市发展的重要标志之一，而隧道盾构施工则是地铁建设中不可或缺的一项技术。

隧道盾构施工的目的是在最短时间内完成地铁隧道的开挖和施工，但这一过程中往往会面临变形控制的难题。

本文将探讨地铁隧道盾构施工的变形控制技术，并分析其在工程实践中的应用和挑战。

一、变形控制的重要性地铁隧道盾构施工中，变形控制是保证隧道施工质量和安全的关键。

隧道施工过程中的变形如果无法控制，可能会导致隧道的结构受损，甚至引发地面塌陷等严重后果。

因此，变形控制技术的运用变得尤为重要。

通过合理的变形控制措施，能够有效地减少隧道结构的变形，确保工程质量和安全。

二、隧道盾构施工的变形控制技术1. 地质勘探技术地质勘探是隧道盾构施工前的重要步骤。

通过使用地质雷达、地球物理方法等现代技术，工程人员可以对地层结构进行详细的检测和分析。

通过了解地层情况，可以选择合适的盾构机和地质处理方法，从而减少后期隧道变形的可能性。

2. 预应力技术预应力技术是常用的变形控制手段之一。

施工时，通过在结构体内注入预应力材料，使得结构体在受力的同时产生压应变。

预应力技术能够有效地消除结构的内部应力，减少变形，并提高隧道的整体强度和稳定性。

3. 管片连接技术在隧道盾构施工中，管片连接是一个重要的环节。

合理的管片连接技术可保证隧道的整体连续性和稳定性。

传统的管片连接方式包括钢筋焊接和耐久性内密封嵌缝，但这些方法需要繁杂的施工工序，并且可能存在焊接质量不达标等问题。

近年来，新型的无缝胶带连接技术逐渐应用于地铁隧道盾构施工中，通过使用特殊的胶带材料，能够实现快速、可靠的管片连接，从而有效地控制隧道的变形。

三、隧道盾构施工变形控制技术的应用和挑战地铁隧道盾构施工中的变形控制技术在实践中取得了显著的成效。

各种先进的技术手段的应用，使得地铁隧道的建设效率得到了大幅提升。

同时，也面临着一些挑战。

首先，隧道盾构施工的复杂性使得变形控制技术的应用存在一定的难度。

软岩偏压隧道开挖力学行为及变形控制技术隧道工程是地下工程中的重要组成部分，而软岩偏压隧道的开挖更是其中的一项技术难题。

软岩偏压隧道通常指的是岩石的强度较低，而岩层受到的地表压力较大，这种情况下开挖隧道容易引起岩体破坏和变形，给地下工程施工和隧道使用带来诸多不利影响。

如何控制软岩偏压隧道的开挖力学行为及变形成为了工程领域中的一项重要研究课题。

在软岩偏压隧道的开挖中，岩体损伤和岩溶开裂是不可避免的问题。

经常会出现隧道墙面塌落、隧道变形和沉降等问题。

为了有效控制软岩偏压隧道的这些不利影响，需要采取相应的变形控制技术。

引言部分：软岩偏压隧道开挖力学行为及变形控制技术一直是地下工程领域的研究热点。

隧道的开挖是一个复杂的过程，尤其是对于软岩偏压隧道来说，更是如此。

本文将从软岩偏压隧道的力学行为出发，探讨开挖过程中可能出现的岩体变形问题，并结合相关的变形控制技术进行分析和讨论，旨在为地下工程领域的研究和实践提供有益的参考。

一、软岩偏压隧道的力学行为1. 岩体的力学性质软岩偏压隧道的岩体通常受到地表压力的影响，岩石的强度较低，破裂和变形的倾向较大。

岩石的抗压强度和抗拉强度都较低，易发生破碎和变形。

2. 地表压力的作用软岩偏压隧道的地表压力较大，对隧道岩体的稳定性产生直接影响。

地表压力的增大会导致岩体受到较大的水平应力和垂直应力，从而加剧岩体的变形和破坏。

二、软岩偏压隧道的变形控制技术1. 预应力锚杆技术预应力锚杆技术是一种有效的软岩偏压隧道变形控制技术。

通过预应力锚杆的作用，可以在一定程度上改善软岩的抗拉性能，减小岩体的变形和破坏。

2. 地下压力水平控制技术在软岩偏压隧道的施工过程中，合理控制地下水位和压水平衡是很重要的。

通过地下压力水平控制技术，可以降低软岩偏压隧道岩体的渗透性，减小地下水对岩体的侵蚀和影响。

3. 结构加固技术软岩偏压隧道开挖后，通过结构加固技术对隧道进行加固和支护，可有效减小岩体的变形和破坏。

软弱围岩隧道大变形机理及控制措施研究摘要: 软弱围岩大变形是隧道修建过程中常见的灾害。

本文结合青峰隧道工程，对软弱围岩隧道大变形施工处治技术进行分析，在分析大变形产生原因的基础上，提出合理的施工方法和处治措施，对软弱围岩隧道施工具有参考意义。

关键词：隧道、处理措施、大变形、软弱围岩Study on Mechanism and Treating Methods of Large Deformation of Tunnel in Soft Surrounding RockAbstract：The large deformationof soft rock tunnelconstructionisa commongeologicaldisasters. Combined with the Qingfeng tunnel, the reasons of large deformation were analysed. Feasible construction methods and techniques for soft rock tunnels are suggested which can be taken for reference by soft rock tunnel construction.Keywords: tunnel; treating methods; large deformation; soft rock1 引言随着我国高速公路的建设的快速发展，在山岭地区修建的公路隧道越来越多，我国在复杂的地质条件下的隧道修建技术也得到了飞速发展。

当隧道穿越高地应力、浅埋偏压区域以及软弱破碎围岩体时，易产生围岩大变形等相关地质灾害。

大变形的危害程度大，处治费用高且方法复杂，因此，针对实际工程准确分析大变形发生的机理，控制变形的进一步扩大，采取合适的处理方案解决初期支护变形过大的问题就显得尤为重要。

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。

隧道软弱围岩变形施工控制探讨【摘要】隧道施工中，软弱围岩的变形控制一直是一个重要的技术难题。

本文从软弱围岩的特点入手，分析了其在隧道施工中的影响，研究了其变形规律，探讨了影响软弱围岩变形的因素。

针对这些问题，本文提出了一些施工控制方法，并通过实例分析验证其有效性。

最后结合实践经验总结出本文的主要研究内容，指出未来研究方向。

通过本文的研究，可以为隧道施工中软弱围岩的变形控制提供一定的参考和指导，有助于提高隧道工程施工质量和效率。

【关键词】隧道、软弱围岩、变形、施工控制、研究、影响因素、方法探讨、实例分析、结论、未来研究、隧道工程1. 引言1.1 研究背景隧道施工是现代地下工程建设的重要组成部分，而软弱围岩在隧道开挖过程中往往会导致严重的变形和破坏。

软弱围岩的变形不仅会影响隧道的安全性和稳定性，还会导致施工进度延误和成本增加。

对隧道软弱围岩的变形进行有效控制是隧道工程中亟待解决的问题之一。

隧道软弱围岩的变形主要表现为岩体开裂、弯曲和褶皱等现象，其发展过程复杂且难以预测。

目前，对于软弱围岩变形规律和影响因素的研究仍存在一定的局限性，需要进一步深入探讨。

本文旨在通过对隧道软弱围岩特点、变形规律和影响因素的分析，结合施工控制方法的探讨，为提高隧道工程施工质量和效率提供理论支持。

通过对实例的分析，进一步验证施工控制方法的有效性，为隧道工程的设计和施工提供参考依据。

1.2 研究目的隧道软弱围岩的变形施工控制是隧道工程领域中的一个重要问题。

本文旨在通过对隧道软弱围岩变形规律和影响因素进行深入分析，探讨有效的施工控制方法，为隧道工程的施工提供可靠的技术支持。

研究目的包括以下几个方面：1. 分析隧道软弱围岩的特点，了解其物理力学性质，为后续研究提供基础。

2. 研究隧道软弱围岩的变形规律，探讨其变形过程及特点，为施工控制提供理论依据。

3. 分析影响隧道软弱围岩变形的因素，包括地质条件、构造形态、地下水等因素，为施工控制提供指导。

深埋偏压公路隧道非对称大变形控制技术及初期支护优化一、研究背景和意义随着我国基础设施建设的不断发展，高速公路已经成为人们出行的主要交通方式。

由于地形地貌、地质条件等多方面原因，许多地区的公路建设面临着隧道工程的难题。

特别是在深埋偏压公路隧道中，由于地下土层的不均匀性以及地下水位的变化，往往会导致隧道内部出现非对称大变形现象，从而影响隧道的安全性能和使用寿命。

研究深埋偏压公路隧道非对称大变形控制技术及初期支护优化具有重要的现实意义。

研究深埋偏压公路隧道非对称大变形控制技术可以提高隧道的安全性能。

非对称大变形会导致隧道内部应力分布不均，进而引发隧道结构的破坏。

通过对非对称大变形的控制技术的研究，可以有效降低隧道内部的应力水平，提高隧道的结构安全性。

研究深埋偏压公路隧道非对称大变形控制技术有助于延长隧道的使用寿命。

非对称大变形会加速隧道内部结构的疲劳损伤，从而缩短隧道的使用寿命。

通过对非对称大变形的控制技术的研究，可以延缓隧道内部结构的疲劳损伤过程，延长隧道的使用寿命。

研究深埋偏压公路隧道初期支护优化可以降低工程建设成本，深埋偏压公路隧道初期支护设计往往存在一定的不足，如支护结构刚度不足、支护材料浪费等问题。

通过对初期支护技术的优化研究，可以提高支护结构的承载能力，减少支护材料的浪费，从而降低工程建设成本。

研究深埋偏压公路隧道非对称大变形控制技术及初期支护优化具有重要的理论价值和实际应用意义。

通过深入研究这一问题，可以为我国深埋偏压公路隧道的建设提供有力的理论支持和技术保障，为我国基础设施建设事业的发展做出积极贡献。

1.1 深埋偏压公路隧道的发展现状随着我国基础设施建设的不断推进，深埋偏压公路隧道作为一种重要的交通工程形式，已经在全国范围内得到了广泛的应用。

特别是在城市地铁、城际铁路等重大工程项目中，深埋偏压公路隧道发挥着举足轻重的作用。

由于地质条件、施工技术等方面的限制，深埋偏压公路隧道在建设过程中面临着诸多挑战，如初期支护设计不合理、施工质量难以保证等问题。

谈谈隧道开挖后的变形控制中的几个问题隧道开挖后，由于初始地应力场的应力释放，其结果必然引起围岩发生各种形态的变形，如拱顶下沉、两侧围岩挤入、底部鼓起以及掌子面挤出等，而变形的必然后果，就是造成围岩的松弛，而当围岩的变形或松弛超过一定范围时，就会造成崩塌或不稳定。

因此，隧道的设计和施工的目的：一句话来概括：就是千方百计地把把隧道开挖后的围岩变形或松弛，控制在容许的范围之内。

这就是我们设计施工的基本理念和目的。

为了实现这个理念和目的，就必须解决2个问题。

一个容许变形值问题，一个是控制技术问题。

要解决容许变形值问题，就必须了解和认识隧道开挖后的变形实态。

一、隧道变形的种类1－1概述研究控制技术，首先就要了解和认识隧道开挖后产生的变形形态及影响变形的各种因素。

一般说隧道开挖后的变形，是各种各样的，也是极为复杂的。

把围岩视为连续介质的场合，可分3种情况进行研究。

1）一般围岩条件下深埋隧道的变形实态；2）一般围岩条件下浅埋隧道的变形实态；3）特殊围岩条件下隧道的变形实态；1－2一般围岩条件下深埋隧道的变形实态一般围岩条件下隧道的变形，大体上可以分为以下几种。

1）掌子面前方的先行变形（位移）；2）掌子面变形（位移），包括掌子面挤出位移及掌子面位移；3）掌子面后方变形（位移）。

二、隧道变形的力学特征及其控制要点2－1概述认识和掌握围岩在开挖后是如何变形及其变形过程、变形动态是非常重要的。

2－2一般围岩条件下深埋隧道开挖后变形的基本规律为了说明方便起见，首先用2个计算例加以说明。

设初始地应力场的水平方向和垂直方向的分力分别为p x和p y。

例1：静水压荷载下的圆形隧道p x＝p y＝10kgf/cm2，E＝1000kgf/cm2，υ＝1/3例2：承受2方向不同荷载的半圆形隧道p x＝（1/2）p y＝5kgf/cm2，E＝1000kgf/cm2，υ＝1/3图3及4分别表示隧道壁面（r=a）及周边（r＝1.5a、2a、3a）的位移的计算结果（隧道宽度取D＝2a）。

顺层偏压隧道变形特征及控制措施研究顺层偏压隧道变形特征及控制措施研究随着城市建设的不断发展和人口的增加，地下空间的利用日益重要。

隧道作为地下工程的重要组成部分，在城市交通和基础设施建设中发挥着重要作用。

然而，隧道在施工和运营过程中往往会遭受到多种力学加载的影响，从而引起各种变形和破坏。

本文旨在研究顺层偏压隧道的变形特征以及相应的控制措施。

首先，介绍了顺层偏压隧道的定义、特点和施工过程。

顺层偏压隧道是指隧道周围地层存在顺层和偏压效应。

隧道施工的同时，顺层和偏压效应会引起地层的重新分布和变形。

接下来，本文将分别对顺层和偏压引起的各种变形进行研究。

顺层效应是指地层中存在的层间滑动和位移，其主要原因是强度不一致的分层结构。

当施工隧道时，周围地层受到应力分布的改变，从而导致层间滑动和位移的发生。

隧道周围地层的变形主要表现为沉降和位移。

沉降是指地层在隧道施工过程中下沉的现象，它会导致地面沉降和地下结构的沉降。

位移是指地层在隧道施工过程中的横向位移现象，它会导致地下管线和建筑物的位移。

为了控制顺层效应引起的变形，可以采取加固地层、控制注浆压力和施工方法优化等措施。

偏压效应是指地层中存在的主应力差异引起的变形。

当施工隧道时，周围地层会存在边坡压力、支护结构、地表荷载等差异，从而导致地层的偏压。

偏压效应引起的变形主要表现为边坡失稳和隧道变形。

边坡失稳是指周围边坡因差异的主应力分布而导致的滑坡和崩塌。

隧道变形是指地层中的裂隙和位移变形，会导致隧道的变形和破坏。

为了控制偏压效应引起的变形，可以采取加固边坡、改变边坡坡角和施工支护等措施。

在隧道施工和运营过程中，为了保证隧道的安全和稳定性，需要采取相应的控制措施。

首先，需要对隧道周围地层进行详细的地质勘察和分析，以确定地层的层位、强度和应力分布等情况。

其次，可以采用加固地层的方法，如注浆加固和加固支护结构。

此外，还可以通过合理的施工方法和操作，减小地层变形和破坏的可能性。

软岩大变形隧道变形规律及控制措施论文
软岩大变形隧道变形是在隧道施工过程中常见的问题，如何控制软岩大变形隧道变形及其规律成为隧道施工技术人员亟待解决的课题。

本文将就软岩大变形隧道变形规律及控制措施加以研究，以期改善施工中存在的不良变形情况。

在软岩大变形隧道施工过程中，由于条件复杂，无法确定基层弹性变形能力，在岩土抗拉与压缩强度的作用下，会造成软岩的大变形情况，而且随着施工深度的增加，软岩变形也会加剧。

要控制软岩大变形，第一步是明确拉力与压力关系，即通过分析岩土抗拉与压缩强度，明确软岩大变形的发展规律。

第二步是根据软岩大变形情况，采取有效的控制措施，包括对盾构机的使用一定的技术措施，如在后推方案中加入“中推”、“两推”及“定向推进技术”等；对软岩中的水分含量和温度进行控制，稳定软岩的孔隙度和弹性性质；合理设计工程法兰坡，增加工程稳定性；增加二维、三维及曲线隧道施工参考面，提高施工精度；对软岩施工现场负荷进行定期监测；采用“夹层屏障”和“横向分裂扩展”等非常规技术；施工夹层屏障、支护网、夹层屏障施工。

以上就是软岩大变形隧道变形规律及控制措施研究的相关内容。

通过以上控制措施的有效实施，可以有效控制软岩大变形隧道的变形，提高工程的施工质量，保障施工安全。

地铁隧道变形分析及治理加固技术研究发布时间：2022-09-02T06:13:11.700Z 来源：《工程管理前沿》2022年5月9期作者：邹军[导读] 随着城市地铁建设快速发展、交通强国战略驱动以及盾构施工技术的日趋成熟，邹军西安铁一院工程咨询监理有限责任公司陕西省西安市陕西省西安市 710000摘要：随着城市地铁建设快速发展、交通强国战略驱动以及盾构施工技术的日趋成熟，城市地铁建设步伐日益增快。

面对不同地域复杂的地质条件，在地铁修建与运营过程中，经常出现隧道沉降及收敛变形异常，对隧道质量和周边环境带来严峻考验。

目前对既有地铁隧道变形治理加固的各项措施在工程实践中得到一定应用，但对其作用机理仍缺乏系统性理论研究和规律性认识。

本文以某地铁２号线隧道沉降及收敛变形异常区段治理加固施工为例，结合理论分析、验证MJS工法桩隧底加固效果，对类似隧道变形治理具有一定借鉴意义。

关键词：变形分析；加固技术引言隧道开挖后的变形关系到围岩与支护结构的稳定性，现有规范中的控制基准在特殊地域和特定工法下缺乏针对性，因此我国制定了相应的黄土、软岩隧道变形控制标准，相关研究人员开展了高含水率黄土、大断面机械化、复合地层等特定隧道的变形控制基准研究。

1隧道变形描述及原因分析1.1水环境影响隧道变形后，改变了原有的地下水径流与排泄条件，在隧道内形成新的地下水排泄自由面，增大了隧道围岩中地下水的水力梯度，并形成渗透压力作用于初期支护结构上，促进大变形发生。

水力梯度的增加会引起围岩渗流加剧，土体中的细颗粒随渗流侵蚀而排出，导致土体孔隙率增大，黏聚力与内摩擦角也随之降低，从而进一步降低围岩的自稳性，在渗透破坏作用下引起隧道开挖临空面的失稳破坏。

1.2地形地貌因素隧道洞口浅埋段地处坡积平原地貌区，地层岩性复杂，坡积粉质黏土、全风化强风化凝灰熔岩分布厚度变异较大，且地形起伏较大，存在偏压现象。

进口端浅埋段隧道开挖后，极易产生滑塌及因岩土体强度降低所造成的围岩大变形，对隧道支护结构产生较大压力，且偏压作用导致初期支护变形左右不对称，使得围岩变形更难以控制。