浅埋软弱围岩隧道变形与受力现场监测研究
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浅埋软弱围岩隧道变形控制
浅埋软弱围岩隧道变形控制摘要：本文以宁安铁路钟鸣2#隧道为例，重点阐述在浅埋软弱围岩隧道施工，通过各种技术措施对围岩变形进行控制的方法。
关键词：隧道，浅埋，软弱围岩，变形控制abstract: this article to ning an railway chiming 2 # tunnel as an example, focuses on the shallow buried tunnel in weak rock construction, through various technical measures to control surrounding rock deformation method.key words: tunnel, shallow buried and weak surrounding rock, deformation control.中图分类号：u452.1+2 文献标识码：a文章编号：2095-2104（2013）引言在高铁建设过程中，出现了越来越多的地质条件复杂，浅埋软弱围岩的高风险隧道。
由于这些浅埋地层的埋藏比较浅，大多是强风化破碎的围岩，地质条件变化较大，围岩应力分布复杂，且开挖断面大，造成了隧道施工过程中，施工难度增大，初支变形复杂和隧道整体稳定难以控制的情况，隐含着很多坍塌等安全隐患。
本文以钟鸣2#隧道为研究对象，阐述在浅埋软弱围岩隧道施工过程中如何采取对策减小初支变形，确保施工安全的方法。
1 工程概况钟鸣2#隧道位于宁安铁路铜陵境内，双线全长798m，施工里程为dk140+830～dk141+628。
隧道穿越地层主要为含砾粉质黏土及泥质粉砂岩，围岩较破碎全风化，进出口均为偏压地段，全隧道属ⅴ级围岩。
地表水不发育，地下水主要为孔隙水和基岩风化层空隙水，隧道洞身位于地下水位以下，地质条件非常复杂，属宁安铁路高风险隧道。
钟鸣2#隧道采用中隔壁（crd）法开挖施工，全隧道为复合式衬砌支护结构，初期支护使用钢筋网、锚杆、钢架、喷射混凝土联合支护，二衬采用整体式移动台车一次施工完成。
某隧道浅埋偏压软弱围岩客运专线隧道施工技术研究
学术论坛
・ ４ ２ ７・
某隧道浅埋偏压软弱围岩客运专线 隧道施工技术集 团桥隧分公 司 ）
【 摘 要】 文章针对某隧道施 工特 点和 失 稳 可 能 。
变形原 因进行 了分析 ，提 出了一 些整 治应急 ３ 、整治措施 浅埋显著偏压段 隧道 发生大变形后 ，根 措施 ，并 对这些问题解决情况进行 了探 讨分 析。 据 现 场 条 件 ，首 先 采 取 了 单 侧 加 长 锚 杆 和 增 【 关键词 】 客 运专线 ；隧道 ；施工技术 设水平钢支撑 的应 急措施 ，然后根据变形控 制情 况进 一 步采 取 了坡顶 减压 坡脚 填 方反 目前 随着铁 路隧道的不断发展 ，施工过 压 ， 以 及 局 部 抗 滑 桩 措 施 。 程 中遇 到的复杂地质条件给施工 带来 越来越 ３ ． １单侧加长锚杆和增设水平钢 支撑 严峻考验 。 如高速铁路 隧道 空气动 力学问题 、 在大变形发生 的最初 阶段针对现场情况 防排水 问题 、消防和防灾救援 问题 、大断面 采取如下应急措施： 和超 大断面 隧道施工设计及施 工技术 等问题 （ １ ） 洞外地表 处理措 施。将地面冲沟填 都需要进 一步研 究和完善 。 平，裂 隙夯填压 实，在隧道顶部进行８ ｃ ｍ 厚 １ 、 工 程 简 介 ｏ６ 钢 筋 网 （ 间 距 ３ ０ ｃ ｍ Ｘ ３ ０ ｃ ｍ） 喷 混 凝 铺砌 范围为中线左｛ ￣ Ｊ ｌ ２ ０ ｍ 至右侧坡 某 隧道属于大跨隧道 ，隧道 附近 无连续 土铺砌 ， 水源 ，主要 由大气 降水补给 ，水位季 节性波 边，铺砌两侧做成斜 坡状 ，设置横 向和环 向 动 比较大 。 施工过程 中围岩 及结构受力复杂， 地表截 、排水沟 ，加 强排水 。 加上 埋深 浅、围岩软弱 ， 如 果施工措施不当， （ ２ ） 洞 内增设水平钢支撑。 在ＤＫ１ ９ ８ ５＋ 势必 引起 隧道变形过大或边坡 失稳，该段施 ３ ４ ０～ ＋３ ７ ０段设置横 向Ｉ ２ ０钢 支撑，间距 １ ．２ ｍ，工字钢上下二排 ，中间等 间距设 三 工方法 的选 择必须慎重 。 ２ 、隧道施 工情况 道竖 向支撑 ，工字钢两侧与型钢钢架焊接 ， 根据隧道沿程地形条 件和 埋深分布，在 并将 所 有工字 钢在 纵 向用０２ ２ 的钢筋 连 接 实际施工过程 中，洞顶在 洞内变形后 出现裂 成 一 体 。 缝 ，裂缝纵 向有主裂缝３ ～４ 条 ，小裂缝密布 ， （ ３ ）在 ＤＫ１ ９ ８ ５＋ ３ ４ ０ ～ ＋３ ７ ５段 左侧 最大缝宽 １ ５ ～２ Ｏ ｃ ｍ，并拌有 明显坍 陷台阶 。 隧道边 墙采 用１ ０ ｍ 长０５ ２ 自进式注浆 预应 ｍ，竖 向布置３排 。 靠 左侧较大 ，至右侧悬 空处依次减弱 。根据 力锚杆 ，水平 间距 ｌ （ ４ ） ＤＫ１ ９ ８ ５＋３ ２ ０～ ＋３ ７ ０ 段衬 砌采 现 场施工情况 以及 施工过程中对地表 的调查 分析结果 ， 经多次专家组现场讨论研究认 为， 用“ 武广 隧参０ １ ． ２ ６ ＂ Ｖ 级 偏 压 式 衬 砌 加 强 支 该段发生显 著大 变形的主要原 因体现在 以下 护，ｆ ｌ ｇ Ｃ ２ ５ 喷射混凝土全环２ ８ ｃ ｍ 厚， Ｉ ２ ２ ａ 几方面： 型钢钢 架，间距０ ． ５ ｍ／ 榀 ，二次衬砌钢筋 ５ ｃ ｍ， 仰 拱 厚 ６ ０ ｃ ｍ。 （ １ ）浅埋 、偏压 、软弱地层是大变形发 混凝 土 拱墙 厚 ５ 生的 内在 原因。根据地质勘察结果 ，该段 隧 道埋深仅２ ０ ｍ２ ￣右，约为 １ ． ５倍洞跨 ，属于典 型浅埋 隧道，隧道上覆地层主要 为粉 质粘 土 和全风化泥 岩、页岩 。经现场取样和 室内试 验 ，岩样 性质接近粘土 。该 区段地 表横坡明 显 ，隧道一侧 山体覆盖厚度过 薄， 属显著偏 压地 层，因此 ，施工 中坡体 向山体外侧发生 水平位移 不可避免。 （ ２ ） 连续大 雨的天气情 况是大变形发生 的客观原 因。在施工过 程中，从２ ０ ０ ７年２ 月 ｌ ４日开始 ， 施工现场连 降大雨 ，持续时间达１ 个 月之久 。 此时 ，正值隧道偏压段开挖施工 ， 由于隧道埋深相对较 浅，加之上覆泥岩 、页 岩地层风化严重 、裂 隙发育并彼此连通 ，为 地 表 水 的 渗 入 提 供 了 有 利 条 件 ，这 种 岩 性 地 层 遇 水 后 软 化 势 必 导 致 隧 道 开 挖 变 形 加 剧 和 影响边坡稳定 。 （ ３ ） 隧道开挖施工效应是造成大变形现 象发生的直接原 因。隧道开挖施工破坏 了围 岩的初始应力平衡 ，由于偏压存在 ，拱顶位 移发生偏移 ，地表 位移方向指 向坡 向一侧 ， 并存在 明显 向坡 向侧 滑动趋势 ，隧道两拱脚 斜上方岩体 以及 边坡 坡脚围岩屈服 ，边坡有 弱 ，为确保 换拱过程洞室稳定和作业 安全 ， 在换拱作业 前应 进行小导管注浆加 固地层 ， 小导 管采 用０４ ２钢 管，边墙长度１ ． ５ ｍ， 拱部长度３ ． ０ ｍ， 环 向间 距 ３ ０ ｃ ｍ。 （ ２ ） 爆除原有混凝土结构。 爆破采用密 眼 、少药 的原则 ，减 小对 围岩 的扰 动。 （ ３ ）架设拱架 。钢 架工字钢 采用 Ｉ ２ ２ ， 拱架 间距６ ０ Ｃ ｍｏ 钢架长度视具体需要拆换支 护长度及 原钢架接头位置具体加工 。当拱墙 支护均 需要拆换时，先换拱 圈再换边墙 ，为 避 免掉拱现 象发生，在拱脚接头处施作６根 锁 脚锚杆进行 稳定拱 圈，锁 脚锚杆采用 ０ ４ ２ 钢 管 ，长 度 ４ｍ。 （ ４ ）锚 喷混凝 土施 工待拱架架 立完成 后 ，施作 锚喷支护，支护参数 同原设计 ，新 喷混凝土应与原混凝土面保持平顺 。经过以 上 措施的综合处理 ，隧道变形和坡 面稳定得 到了极大的改善和较好 的控制效果 ，确保 了 工程 施 工 安 全 和 施 工 质 量 。处 理 后 围 岩变 形 控制在４ ０ ｍｉ Ｔ ｌ以内。
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某隧道浅埋偏压软弱围岩客运专线 隧道施工技术集 团桥隧分公 司 ）
【 摘 要】 文章针对某隧道施 工特 点和 失 稳 可 能 。
变形原 因进行 了分析 ，提 出了一 些整 治应急 ３ 、整治措施 浅埋显著偏压段 隧道 发生大变形后 ，根 措施 ，并 对这些问题解决情况进行 了探 讨分 析。 据 现 场 条 件 ，首 先 采 取 了 单 侧 加 长 锚 杆 和 增 【 关键词 】 客 运专线 ；隧道 ；施工技术 设水平钢支撑 的应 急措施 ，然后根据变形控 制情 况进 一 步采 取 了坡顶 减压 坡脚 填 方反 目前 随着铁 路隧道的不断发展 ，施工过 压 ， 以 及 局 部 抗 滑 桩 措 施 。 程 中遇 到的复杂地质条件给施工 带来 越来越 ３ ． １单侧加长锚杆和增设水平钢 支撑 严峻考验 。 如高速铁路 隧道 空气动 力学问题 、 在大变形发生 的最初 阶段针对现场情况 防排水 问题 、消防和防灾救援 问题 、大断面 采取如下应急措施： 和超 大断面 隧道施工设计及施 工技术 等问题 （ １ ） 洞外地表 处理措 施。将地面冲沟填 都需要进 一步研 究和完善 。 平，裂 隙夯填压 实，在隧道顶部进行８ ｃ ｍ 厚 １ 、 工 程 简 介 ｏ６ 钢 筋 网 （ 间 距 ３ ０ ｃ ｍ Ｘ ３ ０ ｃ ｍ） 喷 混 凝 铺砌 范围为中线左｛ ￣ Ｊ ｌ ２ ０ ｍ 至右侧坡 某 隧道属于大跨隧道 ，隧道 附近 无连续 土铺砌 ， 水源 ，主要 由大气 降水补给 ，水位季 节性波 边，铺砌两侧做成斜 坡状 ，设置横 向和环 向 动 比较大 。 施工过程 中围岩 及结构受力复杂， 地表截 、排水沟 ，加 强排水 。 加上 埋深 浅、围岩软弱 ， 如 果施工措施不当， （ ２ ） 洞 内增设水平钢支撑。 在ＤＫ１ ９ ８ ５＋ 势必 引起 隧道变形过大或边坡 失稳，该段施 ３ ４ ０～ ＋３ ７ ０段设置横 向Ｉ ２ ０钢 支撑，间距 １ ．２ ｍ，工字钢上下二排 ，中间等 间距设 三 工方法 的选 择必须慎重 。 ２ 、隧道施 工情况 道竖 向支撑 ，工字钢两侧与型钢钢架焊接 ， 根据隧道沿程地形条 件和 埋深分布，在 并将 所 有工字 钢在 纵 向用０２ ２ 的钢筋 连 接 实际施工过程 中，洞顶在 洞内变形后 出现裂 成 一 体 。 缝 ，裂缝纵 向有主裂缝３ ～４ 条 ，小裂缝密布 ， （ ３ ）在 ＤＫ１ ９ ８ ５＋ ３ ４ ０ ～ ＋３ ７ ５段 左侧 最大缝宽 １ ５ ～２ Ｏ ｃ ｍ，并拌有 明显坍 陷台阶 。 隧道边 墙采 用１ ０ ｍ 长０５ ２ 自进式注浆 预应 ｍ，竖 向布置３排 。 靠 左侧较大 ，至右侧悬 空处依次减弱 。根据 力锚杆 ，水平 间距 ｌ （ ４ ） ＤＫ１ ９ ８ ５＋３ ２ ０～ ＋３ ７ ０ 段衬 砌采 现 场施工情况 以及 施工过程中对地表 的调查 分析结果 ， 经多次专家组现场讨论研究认 为， 用“ 武广 隧参０ １ ． ２ ６ ＂ Ｖ 级 偏 压 式 衬 砌 加 强 支 该段发生显 著大 变形的主要原 因体现在 以下 护，ｆ ｌ ｇ Ｃ ２ ５ 喷射混凝土全环２ ８ ｃ ｍ 厚， Ｉ ２ ２ ａ 几方面： 型钢钢 架，间距０ ． ５ ｍ／ 榀 ，二次衬砌钢筋 ５ ｃ ｍ， 仰 拱 厚 ６ ０ ｃ ｍ。 （ １ ）浅埋 、偏压 、软弱地层是大变形发 混凝 土 拱墙 厚 ５ 生的 内在 原因。根据地质勘察结果 ，该段 隧 道埋深仅２ ０ ｍ２ ￣右，约为 １ ． ５倍洞跨 ，属于典 型浅埋 隧道，隧道上覆地层主要 为粉 质粘 土 和全风化泥 岩、页岩 。经现场取样和 室内试 验 ，岩样 性质接近粘土 。该 区段地 表横坡明 显 ，隧道一侧 山体覆盖厚度过 薄， 属显著偏 压地 层，因此 ，施工 中坡体 向山体外侧发生 水平位移 不可避免。 （ ２ ） 连续大 雨的天气情 况是大变形发生 的客观原 因。在施工过 程中，从２ ０ ０ ７年２ 月 ｌ ４日开始 ， 施工现场连 降大雨 ，持续时间达１ 个 月之久 。 此时 ，正值隧道偏压段开挖施工 ， 由于隧道埋深相对较 浅，加之上覆泥岩 、页 岩地层风化严重 、裂 隙发育并彼此连通 ，为 地 表 水 的 渗 入 提 供 了 有 利 条 件 ，这 种 岩 性 地 层 遇 水 后 软 化 势 必 导 致 隧 道 开 挖 变 形 加 剧 和 影响边坡稳定 。 （ ３ ） 隧道开挖施工效应是造成大变形现 象发生的直接原 因。隧道开挖施工破坏 了围 岩的初始应力平衡 ，由于偏压存在 ，拱顶位 移发生偏移 ，地表 位移方向指 向坡 向一侧 ， 并存在 明显 向坡 向侧 滑动趋势 ，隧道两拱脚 斜上方岩体 以及 边坡 坡脚围岩屈服 ，边坡有 弱 ，为确保 换拱过程洞室稳定和作业 安全 ， 在换拱作业 前应 进行小导管注浆加 固地层 ， 小导 管采 用０４ ２钢 管，边墙长度１ ． ５ ｍ， 拱部长度３ ． ０ ｍ， 环 向间 距 ３ ０ ｃ ｍ。 （ ２ ） 爆除原有混凝土结构。 爆破采用密 眼 、少药 的原则 ，减 小对 围岩 的扰 动。 （ ３ ）架设拱架 。钢 架工字钢 采用 Ｉ ２ ２ ， 拱架 间距６ ０ Ｃ ｍｏ 钢架长度视具体需要拆换支 护长度及 原钢架接头位置具体加工 。当拱墙 支护均 需要拆换时，先换拱 圈再换边墙 ，为 避 免掉拱现 象发生，在拱脚接头处施作６根 锁 脚锚杆进行 稳定拱 圈，锁 脚锚杆采用 ０ ４ ２ 钢 管 ，长 度 ４ｍ。 （ ４ ）锚 喷混凝 土施 工待拱架架 立完成 后 ，施作 锚喷支护，支护参数 同原设计 ，新 喷混凝土应与原混凝土面保持平顺 。经过以 上 措施的综合处理 ，隧道变形和坡 面稳定得 到了极大的改善和较好 的控制效果 ，确保 了 工程 施 工 安 全 和 施 工 质 量 。处 理 后 围 岩变 形 控制在４ ０ ｍｉ Ｔ ｌ以内。
软弱围岩区域隧道变形开裂醮研究分析与控制技术
侵 限 ， 多需要 拆 除重做 。 大
３２ 施工 工序 间距 对变 形 的影响 ．
构面组合多以及岩性风化差异大的综合作用下，针对上台 阶围岩制定的方案往往无法满足中下台阶旋 工需要 ，常造
成 隧 道初 期 支 护 拱部 下 沉 与两 侧 边 墙收 敛 量 持 续增 大 ， 补
变形 数 据的统 计分 析得 知 ，施 工 中各个 阶段 的 变形 情 况大 致 情况 如下 ： （ ） 台阶 开 挖 当天 累计 变 形 量为 ２ｃ ～４ＣＩ 期 １ 上 ｍ ｌ初 Ｉ ，
计设有 １ 斜井 ， 座 长度 为 ６８Ｉ 为 了缓 解 工期 压 力 ， ５ ｌ ｌ ， 在距 进 口 １１５ｍ处 增设 了 ｐ斜 井 ， ９ 长度为 ６８ｍ 各工 区承担 １ 。 的任 务见 图 １ 。
期支护要有足够的承载能力、 快速成环 ， 还要求初支背后的 水能够得到有效的疏解。 ③ 水来源的不确定性是指 ： 通常情况下 ， 初期支护背
其来 源 的方 向、 置 、 量 很难 在 短 时 间 内准 确判 断 ， 成 位 储 造 的施 工影 响就 非常 大。 要求施 工 中必须 运 用 多种手 段 （ 这 如
超前地质预报、 超前水平钻等 ） 对前方地下水进行探测 ， 并
２ ２２ ｍ 噜 ５ Ｉｏ・ 曲 ４ １３
及 时 反馈 信 息 ， 以便 提 前采 取措施 。 （ ）不利 组 合 多 、 化 差异 明显 ： 不 利 的岩 性 和 结 ２ 风 在
的合理 有效 的防 治与控 制措施 ，可 为今后 西南地 区长大 软弱 围岩隧 道施工 提供借 鉴 。 关键 词 ： 路隧 道 变 形开裂 研究 分析 控制技 术 铁 中圈分类号： ４５ ３ Ｕ ５． ４ ， 文献标识码 Ｂ 【 文章编号】１０ —０ １２ １ ）３０ ５— ５ ０４ １０ （０２ ０— ２４ ０
浅埋偏压隧道围岩力学与变形研究
做出了研究 ， 也取得 了诸多关于设计和施工的成果．
对 于浅埋 偏压 隧道 ， 在力学 形 态分 析上 ， 一般可 采用
台阶法施工． 隧道的最大跨度为 １． ２Ｉ， ２２ Ｉ Ｔ 净空９９ ．５ ｉ， ｎ 拱顶最大埋深为 １． 属 于大跨度隧道 ； ９ ８ｍ， 围岩 级别为 Ｖ级浅埋偏压 ， 支护参数如表 １ 所示．
“ 荷载一结构” 模型 ， 但其荷载及结构分析方法具有 特殊性 ； 在围岩变形上由于荷载的不对称 ， 而造成变 形 的不对 称 ， 设计 时应采 用 不 同的支 护方式 ； 在 在开
挖施 工 时也应 对断 面 采用 不 同 的开 挖顺 序 ． 对此 本
文将 以在建工程为依托， 结合现场监测数据， 利用有 限 元软件 （ ｌ ３ ） 浅埋 偏压 隧 道 的受 力特 性 和 围 Ｆａ ｄ对 ｃ
烦． 结合现场监测 的数据和 Ｆａ３ 有 限元软件 ， ｌ ｄ ｃ 从实际数据 着手分析 ， 结合有 限元软件模拟和分析隧道 围岩应 力和
位移 变化特征 ， 为设计和施 工提供 参考．
关键词 ： 浅埋 偏 压 隧道 ；围岩 应 力 ；围 岩位 移 ；数 值模 拟
中图分类号 ： ５ ． Ｕ４ １２
的水平 、 竖直方 向的速度约束 ， 模型两侧边界水平方 向速度约束． 模拟计算参数见表 ２ 采用两台阶开挖 ，
法 见 图 ６ 开挖 步骤 ： 断面 开挖 一 上 断 面初期 支 护 ， 上 一 下 断面部 开挖一 下 断面 初期 支护一 二衬 施做 ．
表 ２ 隧道模型参数
Ｔａ ． Ｐ ｒ ｍｅｅ ｆｍａ ｅ ｉ ｌ ｆｔ ｅ ｔ ｎ ｅ ｂ２ ａ ａ ｔｒｏ ｔ ｒａ ｕ ｎ ｌ ｏ ｈ
第３卷 第 １ １ 期 ２１ 年 ２ ０２ 月
我国软岩大变形灾害控制技术与方法研究进展
为了控制软岩隧道大变形，可以采用多种技术和方法。首先，合理选择施工 方法和工艺，如采用台阶法、CRD法等较为稳定的施工方法，避免采用反台阶法 等易引起不均匀沉降的施工方法。其次，对支护结构进行优化设计，提高其承载 能力和稳定性，以减小隧道的变形量。此外，还可以采用二次衬砌、加固岩体等 方法来增强隧道的稳定性。在施工过程中，对隧道变形进行实时监测，及时采取 措施进行加固和补救，以防止变形进一步扩大。
在软岩大变形灾害的控制策略方面，主要有以下几种措施： 1）加固处理： 对已经出现大变形的岩体进行加固处理，如注浆加固、钢板加固等； 2）排水疏 干：对地下水进行处理，降低地下水压力，疏干积水； 3）釆取支护措施：采用 各种支护措施，如锚杆支护、喷射混凝土支护等，以增强岩体的稳定性； 4）釆 取预防措施：加强地质勘察、监测等工作，及时发现并处理潜在的安全隐患。
在实际工程中，需要综合考虑软岩隧道的地质条件、施工环境、技术经济等 因素，选择合适的控制技术。加强施工管理和现场监管，确保各项技术措施得到 有效落实。例如，在某市地铁建设中，针对所经区域软土地层较多的问题，采用 了高强度钢构拱架支护、水平旋喷加固等技术措施，有效控制了隧道施工过程中 的大变形问题。
近年来，国内外学者对软岩隧道大变形力学行为与控制技术进行了广泛而深 入的研究。通过理论分析、数值模拟和现场试验等多种手段，不断深化对软岩隧 道大变形力学行为的认识，探索更加有效的控制方法和技术。例如，基于弹塑性 理论和非线性有限元方法，对软岩隧道大变形进行数值模拟和分析，为实际工程 提供有益的参考；结合现代监测技术，实现软岩隧道施工过程中的实时监测和预 警，及时采取措施控制变形。
支护技术介绍
针对软岩大变形巷道的底臌问题，常用的支护技术包括：
1、支架支护：根据巷道的实际情况，选择合适的支架形式（如U型钢支架、 钢筋混凝土支架等）进行支撑。同时，可在支架与围岩之间铺设缓冲材料，以减 小支架对围岩的应力。
隧道软弱围岩变形施工控制探讨
隧道软弱围岩变形施工控制探讨隧道施工是一项复杂且有挑战性的工程，涉及各种地质条件和地形地貌。
隧道软弱围岩变形是隧道施工中常见的问题，会导致隧道的失稳和塌陷。
因此，对于隧道软弱围岩的变形进行有效的控制是非常重要的。
本文将讨论隧道软弱围岩变形施工控制的几个方面。
首先，介绍隧道软弱围岩变形的原因和类型。
然后，探讨如何选择合适的控制方法，包括地质预测和地质处理等。
最后，阐述应该如何建立有效的监测和控制体系，来持续地跟踪和管理隧道施工过程中的变形情况。
隧道软弱围岩变形的原因和类型隧道软弱围岩变形有几种原因，比如地质构造、水文地质、岩性等。
地质构造可能是引起软弱围岩变形的主要原因之一。
如断层、褶皱、岩片等都会造成软弱围岩的变形。
水文条件也是造成软弱围岩变形的一个重要因素。
地下水的压力和沉积物含水层的渗透都可能影响围岩的质量和稳定性。
岩性也会影响围岩的变形，一些类似泥岩和软岩结构比较松散，容易发生压缩、膨胀或采空塌陷等问题。
隧道软弱围岩变形的类型有: 挤压、膨胀、产生裂缝等。
挤压是软弱围岩在隧道施工过程中被挤压变形;膨胀是围岩在水分施工过程中产生的隆起变形。
产生裂缝会使软弱围岩失去强度，进而导致塌陷。
如何选择合适的控制方法为了控制隧道软弱围岩的变形，需要选用合适的控制方法。
在选择控制方法时，需要考虑一系列因素，如地质条件、施工方式和控制效果等方面。
地质预测是确保隧道施工安全的重要步骤。
预测地质条件的变化可以让工程团队准备好相应的措施。
例如，可以使用地震波传播、地球物理勘探等技术法来预测隧道遇到的地质情况。
预测后，可以灵活调整施工方案，以保证施工的正常进行。
地质处理是控制隧道软弱围岩变形的重要措施。
有许多种方法可以处理隧道围岩，如钻孔注浆、集料注浆、冻结法、加固墙等。
不同的地质条件和施工方式需要采用不同的方法。
例如，钻孔注浆和集料注浆适用于软土和黏土地层，冻结法和加固墙适用于较为坚固的地层。
应该如何建立有效的监测和控制体系建立有效的监测和控制体系是持续跟踪和管理隧道施工过程中的变形情况的重要手段。
《2024年隧道软弱围岩变形机制与控制技术研究》范文
《隧道软弱围岩变形机制与控制技术研究》篇一一、引言随着我国隧道建设技术的不断发展，面对复杂的岩体地质条件，尤其是软弱围岩地区，其围岩变形控制成为了一项极具挑战性的任务。
本论文以“隧道软弱围岩变形机制与控制技术”为研究对象，旨在深入探讨其变形机制，并研究有效的控制技术。
二、软弱围岩的变形机制1. 地质背景与软弱围岩特性软弱围岩通常指那些强度低、稳定性差的岩体，如泥岩、砂岩和破碎带等。
在隧道施工中，软弱围岩由于受到工程活动的影响，其内部应力场和边界条件发生变化，进而引发围岩的变形和破坏。
2. 变形机制分析软弱围岩的变形机制主要受两方面影响：一是围岩本身的物理力学性质，如强度、弹性模量等；二是工程活动引起的应力场变化。
在隧道开挖过程中，由于空间效应和应力重分布，软弱围岩容易发生剪切、挤压和隆起等变形。
三、控制技术研究1. 支护结构优化设计针对软弱围岩的变形特性，支护结构的设计至关重要。
通过优化支护结构的形式、材料和参数，如采用钢筋混凝土支护、钢拱架支护等，可有效提高支护结构的承载能力和稳定性。
同时，结合数值模拟和现场试验，对支护结构进行优化设计，确保其适应不同地质条件和施工需求。
2. 施工方法与技术改进针对软弱围岩的施工方法和技术进行改进，如采用分步开挖、预留变形量等施工方法，以减小对围岩的扰动和破坏。
同时，引入新型施工技术和设备，如盾构机、TBM等，提高施工效率和安全性。
3. 监测与反馈控制技术在隧道施工过程中，对围岩变形进行实时监测，通过监测数据反馈控制技术，及时调整支护结构和施工参数。
采用地质雷达、位移计等监测设备，对围岩的变形进行实时监测和预警，确保隧道施工安全。
四、案例分析以某隧道软弱围岩工程为例，通过应用上述控制技术，有效控制了围岩的变形和破坏。
在施工过程中，结合地质条件和施工需求，优化了支护结构设计、改进了施工方法和技术、并实施了严格的监测与反馈控制措施。
经过实践验证，该控制技术有效地提高了隧道施工的安全性和稳定性。
千枚岩(软弱围岩)隧道施工开挖支护探讨
二、地质特点及问题 这种岩石的岩性比较松软。遇到水可能 会软化泥化，对于工程地质来说，不是理想的 地质状态。而且产生形变的可能性非常大。十 分容易风化形成碎屑，还会出现岩石脱落的 情况。
千枚岩地质隧道穿越断层、破碎带，受 断层、破碎带影响，千枚岩质岩体整体破碎 ~ 较破碎，岩体甚至呈绕曲、扭曲变形，岩体结 构以碎裂状 ~ 中、薄层状为主，这些岩质软、 岩体完整性差的围岩段落均属于 V 级围岩。 同时断层带、破碎带内也是地下水较富集区域。 因此受围岩上伏岩体应力、地下水影响及岩石 软 ~ 极软，遇水后易软化变形等特点，掘进时， 由于应力出现集中，进而导致隧道的围岩出现 迅速形变，并且形变常常能够达到数十厘米， 且时间能够持续十几天到数百天不等，继而发 生流变，更会延续几年之久。所以在进行此类 隧道施工及运营上，要预防隧道支护出现损坏。
（二）初期支护 在初期进行支护的过程中，选择的是钢 支撑或者是锚杆，也会利用钢筋网或者是喷射 混凝土。根据千枚岩遇水后易软化变形，并且 形变常常能够达到数十厘米，且时间能够持续 十几天到数百天不等的特性。复合衬砌的结构 之中，有两个部位承担了隧道的大部分荷载： 围岩和锚喷，在这过程中，二次衬砌承载的量 比较少。在隧道施工的过程中，由于开挖之后 围岩稳定性比较差，为了确保这个部位的稳定 性清空隧道的断面。就需要一些架能力比较强 的材料进行支护。一般会选择钢架，细分为两 种一种是型钢架，一种是格栅钢架。这两种材 质都能够提供较为有力的支护作用。 第二种格栅钢架，在使用的过程中，不会 因为受力而断裂，或者是脱离，能够承受较大 的围岩压力，而且还能够和喷射混凝土紧密的 黏在一起。这种材质整体比较轻，施工过程中 比较方便简单。但是独立的承载能力比较差。 而刚度比较强，就能够弥补这个缺点产生较好 的支护作用。而第一种型钢架，安装过程中有 一定的困难需要花费较长的时间。而且和第二 种相比，实用性更差。 单层钢架进行支护可能无法限制千枚岩 地质条件围岩大变形。此时需要更强的支护参 数进行支撑，加设锚杆、注浆小导管等措施可 能也无法起到效果的情况下，采用双层拱架进 行支护。第一层拱架采用格栅钢架，利用格栅 钢架与喷射混凝土的粘结握裹好，喷射混凝土 能与围岩紧密粘结，可以很好的传递剪应力、 拉应力和压应力，改变围岩表面的受力状态。
千枚岩地质隧道穿越断层、破碎带，受 断层、破碎带影响，千枚岩质岩体整体破碎 ~ 较破碎，岩体甚至呈绕曲、扭曲变形，岩体结 构以碎裂状 ~ 中、薄层状为主，这些岩质软、 岩体完整性差的围岩段落均属于 V 级围岩。 同时断层带、破碎带内也是地下水较富集区域。 因此受围岩上伏岩体应力、地下水影响及岩石 软 ~ 极软，遇水后易软化变形等特点，掘进时， 由于应力出现集中，进而导致隧道的围岩出现 迅速形变，并且形变常常能够达到数十厘米， 且时间能够持续十几天到数百天不等，继而发 生流变，更会延续几年之久。所以在进行此类 隧道施工及运营上，要预防隧道支护出现损坏。
（二）初期支护 在初期进行支护的过程中，选择的是钢 支撑或者是锚杆，也会利用钢筋网或者是喷射 混凝土。根据千枚岩遇水后易软化变形，并且 形变常常能够达到数十厘米，且时间能够持续 十几天到数百天不等的特性。复合衬砌的结构 之中，有两个部位承担了隧道的大部分荷载： 围岩和锚喷，在这过程中，二次衬砌承载的量 比较少。在隧道施工的过程中，由于开挖之后 围岩稳定性比较差，为了确保这个部位的稳定 性清空隧道的断面。就需要一些架能力比较强 的材料进行支护。一般会选择钢架，细分为两 种一种是型钢架，一种是格栅钢架。这两种材 质都能够提供较为有力的支护作用。 第二种格栅钢架，在使用的过程中，不会 因为受力而断裂，或者是脱离，能够承受较大 的围岩压力，而且还能够和喷射混凝土紧密的 黏在一起。这种材质整体比较轻，施工过程中 比较方便简单。但是独立的承载能力比较差。 而刚度比较强，就能够弥补这个缺点产生较好 的支护作用。而第一种型钢架，安装过程中有 一定的困难需要花费较长的时间。而且和第二 种相比，实用性更差。 单层钢架进行支护可能无法限制千枚岩 地质条件围岩大变形。此时需要更强的支护参 数进行支撑，加设锚杆、注浆小导管等措施可 能也无法起到效果的情况下，采用双层拱架进 行支护。第一层拱架采用格栅钢架，利用格栅 钢架与喷射混凝土的粘结握裹好，喷射混凝土 能与围岩紧密粘结，可以很好的传递剪应力、 拉应力和压应力，改变围岩表面的受力状态。
软弱围岩隧道大变形机理及控制措施研究
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。
某隧道浅埋偏压软弱围岩客运专线隧道施工技术研究
某隧道浅埋偏压软弱围岩客运专线隧道施工技术研究【摘要】文章针对某隧道施工特点和变形原因进行了分析，提出了一些整治应急措施，并对这些问题解决情况进行了探讨分析。
【关键词】客运专线；隧道；施工技术目前随着铁路隧道的不断发展，施工过程中遇到的复杂地质条件给施工带来越来越严峻考验。
如高速铁路隧道空气动力学问题、防排水问题、消防和防灾救援问题、大断面和超大断面隧道施工设计及施工技术等问题都需要进一步研究和完善。
1、工程简介某隧道属于大跨隧道，隧道附近无连续水源，主要由大气降水补给，水位季节性波动比较大。
施工过程中围岩及结构受力复杂，加上埋深浅、围岩软弱，如果施工措施不当，势必引起隧道变形过大或边坡失稳，该段施工方法的选择必须慎重。
2、隧道施工情况根据隧道沿程地形条件和埋深分布，在实际施工过程中，洞顶在洞内变形后出现裂缝，裂缝纵向有主裂缝3～4条，小裂缝密布，最大缝宽15～20 cm，并拌有明显坍陷台阶。
靠左侧较大，至右侧悬空处依次减弱。
根据现场施工情况以及施工过程中对地表的调查分析结果，经多次专家组现场讨论研究认为，该段发生显著大变形的主要原因体现在以下几方面：（1）浅埋、偏压、软弱地层是大变形发生的内在原因。
根据地质勘察结果，该段隧道埋深仅20m左右，约为1.5 倍洞跨，属于典型浅埋隧道，隧道上覆地层主要为粉质粘土和全风化泥岩、页岩。
经现场取样和室内试验，岩样性质接近粘土。
该区段地表横坡明显，隧道一侧山体覆盖厚度过薄，属显著偏压地层，因此，施工中坡体向山体外侧发生水平位移不可避免。
（2）连续大雨的天气情况是大变形发生的客观原因。
在施工过程中，从2007 年2月14日开始，施工现场连降大雨，持续时间达1 个月之久。
此时，正值隧道偏压段开挖施工，由于隧道埋深相对较浅，加之上覆泥岩、页岩地层风化严重、裂隙发育并彼此连通，为地表水的渗入提供了有利条件，这种岩性地层遇水后软化势必导致隧道开挖变形加剧和影响边坡稳定。
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浅埋软弱围岩隧道变形与受力现场监测研究
发表时间：2019-08-30T11:49:00.463Z 来源：《建筑模拟》2019年第29期作者：李乐乐1，2 闫飞亚1，2 李源禛1，2 [导读] 通过对韶山一号工程隧道进行研究发现隧道围岩总体处于稳定状态，但在上下台阶的开挖施工中，由于受到施工振动的影响，地表会出现一定程度的沉降问题，但在二次衬砌，混凝土强度达到设计要求之后，其沉降会逐渐趋于稳定。
李乐乐1，2 闫飞亚1，2 李源禛1，2
1.武汉港湾工程质量检测有限公司湖北武汉 430040
2.海工结构新材料及维护加固技术湖北省重点实验室湖北武汉 430040
摘要：通过对韶山一号工程隧道进行研究发现隧道围岩总体处于稳定状态，但在上下台阶的开挖施工中，由于受到施工振动的影响，地表会出现一定程度的沉降问题，但在二次衬砌，混凝土强度达到设计要求之后，其沉降会逐渐趋于稳定。
而钢支撑的应力值随时间变化曲线经历急剧增大缓慢增大趋于平缓这三个阶段，在拱部承受较大的土压力，为钢支撑的最不利部位；拱顶的压力比拱腰两测点的压力值明显偏大，在浅埋情况下拱顶部位为最不利位置。
关键词：隧道工程；软弱围岩；浅埋；现场监测；变形与受力 1 浅埋软弱围岩隧道现场监控量测技术 1.1 隧道监控量测方法
（1）周边位移监测法，不同的施工方法，运用周边位移监测法时，在对测点进行布置的过程中需要按照不同的位置。
（2）地表下沉监测，在此类隧道施工过程中，避免不了会出现地表下沉情况，因此，为了避免其对施工造成影响，就需要对地表下沉进行监测。
（3）围岩压力量测。
在围岩压力量测中，每一级围岩需要选择 3 监测断面，并在其中沿隧道周边埋设三个压力盒，以保证量测的准确性。
2 隧道沉降与变形监测结果 2.1 收敛变形分析
通过对工程中的实际情况进行分析可以发现，在施工的过程中，所产生的水平收敛主要表现在支护强度上。
通常情况下，在支护结束之后，由于混凝土还没有达到设计中的强度要求，这个时候就会发生快速的收敛，而当混凝土强度达到要求，支护结构开始发挥作用之后，收敛就不会再继续发生。
另外，在施工过程中还发现，如果在开挖过程中所发生的振动比较大，或者是隧道受到山体两侧的压力比较大，所产生的收敛情况就会比较明显，反之，则不会出现明显收敛，也不会发生太大程度变形问题。
2.2 地表下沉分析
在本文所研究的隧道施工中，在开挖工作时，由于受到开挖施工的影响，在掌子面的附近，约7 m左右的范围内，分别出现不均匀沉降的情况。
在下台阶开挖的过程中，由于上台阶的洞室地表会受到开挖振动的影响，所以也会出现沉降情况；同时，在整体开挖施工结束之后，在进行二次衬砌时，在混凝土没有达到设计强度之前，也会出现一定的沉降这些在施工中都需要进行针对性控制。
另外，在开挖初期阶段，在接近和进人监测断面的时候，地表都会出现一定程度的沉降，而当开挖施工越过监测断面之后，沉降就会逐渐减轻，等到越过断面约 100 m 时，地表沉降基本上就已经固定，不会再继续沉降。
3 隧道受力监测结果 3.1 钢支撑内力计算方法
在对内力进行计算的过程中，首先采用 ZX—210T 表面型钢筋应变计测试钢支撑上下翼缘的应变，然后再利用虎克定律对测点处的应力进行计算，最后根据截面应力分布换算出钢支撑的实际内力。
3.2 结果分析
钢支撑应力值随时间的变化示意图，通过该图能够看出，应力值一共经历了从急剧增大到缓慢增大再到逐渐平稳的过程。
第一阶段，为上台阶开挖阶段，该阶段受影响较大，所以应力值变化较快；第二阶段为下台阶开挖阶段，该阶段的应力值扩大速度便逐渐降低了下来；而到了第三阶段，也就是从仰拱施工做到二次衬砌结束，应力值的变化逐渐趋于平稳，并最终稳定。
在本工程中，钢支撑的轴力较大值为297.4kN，分布在隧道拱顶，而拱腰处两测点仅为23．5kN和21．8kN，着说明拱部承受的土压力比较大，在支护过程中应该加强对该部分的控制。
另外，通过对钢支撑所承受的弯矩进行分析可发现，其呈对称分布，因此，在对支护进行设计的过程中，一定要确保其拥有足够强的刚度。
4 软弱围岩隧道变形控制技术研究 4.1 控制理念
软弱围岩变形控制理念，主要可归纳为减轻作用在支护结构上的荷载并允许支护结构产生较大变形的方法和为了控制围岩松弛而尽可能早地控制支护变形的方法，即所谓的柔性控制和刚性控制，两者的设计理念是完全不同的。
4.1.1 刚性控制理念
大范围围岩加固：在浅埋地层、地层自重或围岩压力小、地层松软条件下，为减少地面沉降变形或隧道变形，着力改善并加固地层。
采用深孔大范围超前注浆或刚性较大的水平旋喷或大管棚超前支护、掌子面超前长锚管加固、提高围岩强度和刚度。
4.1.2 柔性控制理念
该理念是允许围岩变形，但控制围岩产生有害的变形。
其结构形式分为多重支护法、可缩式支护法和分阶段综合控制法。
它们的基木理念相同，都是容许围岩变形，释放地应力，减低支护压力，同时又能约束围岩松弛和过分变形，保持隧道稳定。
但在技术手段上又有各自差异，经济、工期上具有较大差距。
多重支护方法：预留足够允许变形量，在超前锚管或锚杆支护下，开挖后先设置第一层支护，约束围岩的初期变形；而后在距掌子面后方适当位置设置第二层支护，使隧道稳定、从而控制围岩大变形。
本方法的概念是允许一次支护发生屈服，设置二次支护后，地压和支护反力应得到平衡。
可缩式支护方法：预设足够预留变形，在超前锚管或锚杆支护下，隧道开挖后及时架设可缩式钢架等支护体系，允许产生较大变形，释放围岩压力，但要保持支护结构完整条件下的围岩压力与支护抗力平衡，防止围岩过度松弛，导致隧道围岩压力增大。
可缩式支护结构工艺复杂，技术要求高，施工工期较长。
4.2 软弱围岩隧道变形控制技术体系
铁路系统的隧道技术水平一直走在全国各行业同类工程的前列，事实上在引领着隧道技术领域的发展；经过三十多年的快速发展，某些方面已达到国际先进水平，但仍面临理念性和技术性难题：由于传统习惯对初期支护的作用认识不足，很多工程的技术措施难以可靠地控制围岩稳定性，部分工序质量难以保证；施工装备水平急需提高，多数隧道施工工序以手工作业为主；隧道施工现场的管理水平不高等。
而面对软弱围岩大变形问题，往往认识不足：常有增加支护厚度、增大支护钢架就可控制大变形的错误思想，缺乏综合治理、随机应变的观念；施工中缺乏科学性、安全性、高效化和经济性的协调与统一；施工技术参数优化意识不强，多台阶工作面平行作业，导致支护封闭距离过大；工期编排不合理，遇软弱围岩大变形问题仍然希望实现快速施工，施工安全与施工质量得不到有效保证。
5 结论
工程的实际案例进行研究和分析可知，在浅埋软弱围岩隧道的施工过程中，从上下台阶的开挖，一直到二次衬砌结束之前，地表都会出现沉降问题，隧道也都会出现变形问题，因此，在施工中要对其量测工作应引起足够重视，尽可能将因为地表下降所带来的影响控制在最小范围内，尽可能将变形控制在最小范围内。
参考文献：
[1]杨松，刘晓明.浅埋软弱围岩隧道变形与受力现场监测研究[J].黑龙江交通科技，2017，40（07）：157+159.
[2]刘诚，丁文其，谈识，冯宗朝，郭洪雨.基于软弱围岩变形控制工法的浅埋隧道变形现场监测分析[J].公路隧道，2016（03）：1-5.。