兰州第三系砂岩水稳性特征隧道施工研究

研究目的:以兰渝铁路桃树坪、胡麻岭隧道施工为切入点,结合施工遇阻情况,重点分析兰州地区第三系砂岩地质背景、成岩特征、物理力学性质以及对隧道施工工作的不利影响。在大量施工数据,观测记录基础上,开展水稳性特征的专项科研攻关,增强对兰州地区第三系砂岩认识程度,提出较为前沿的施工处理方法。研究结论:第三系砂岩具有异常复杂的水稳性特征,围岩受扰动及水浸泡影响,稳定性随时间显著变差,在国内外地下洞室施工中极其罕见。超前降水控制围岩含水率低于砂岩塑性变形含水率,保持围岩处于基本稳定状态,是有效解决第三系含水砂岩稳定性的重要措施。     

程儿山隧道第三系砂岩施工地质问题研究

针对新建铁路原州区至王洼线程儿山长隧道工程通过第三系砂岩时出现的施工地质问题,在全面分析隧道区域地质、工程地质、水文地质条件的基础上,比拟在建兰渝线条件相近隧道工程、结合我国隧道勘察、设计现状和取样试验资料,深入分析第三系砂岩的工程特性,叙述砂岩黏粒含量、易溶盐含量2个因素对砂岩工程性质的控制作用和两者与含水率的关系,对地下水对砂岩稳定性影响及作用机理进行深入研究,针对性地提出工程处理措施,为隧道设计提供依据,为在第三系砂岩中的隧道施工安全奠定了基础。     

兰渝铁路隧道第三系砂岩含水率与围岩稳定性关系研究

兰州地区分布的第三系含水砂岩具有异常复杂的工程特性,围岩稳定性随时间延长、含水率升高而显著变差,极易产生塑性变形或流变。通过现场观测和室内试验,研究了围岩结构及强度与砂岩含水率的关系,得到围岩发生变形的临界水稳数据,分析了降水对围岩稳定性的影响程度,探讨了微观层次下砂岩遇水失稳的机理。研究表明,随开挖时间的延长,第三系弱胶结砂岩的含水率呈指数形式上升,长期抗剪强度显著降低;当含水率接近塑限和液限时,围岩开始变形失稳。超前降水可有效提高围岩稳定性。     

甘肃地区隧道工程第三系砂岩水稳特性浅析

甘肃地区广泛分布第三系咸水河组砂岩,其成岩作用差,具有复杂水稳特性,对工程影响大。通过三条铁路隧道砂岩物理力学性质、遇水破坏特征及水文地质条件的对比分析,对第三系砂岩水稳特性进行了简要分析,可为隧道设计、施工及相似工程选线提供参考。     

北环隧道第三系砂岩复杂水稳特性研究

兰州地区分布的第三系含水砂岩具有异常复杂的工程特性,北环隧道洞身将穿越该套地层。介绍北环隧道的地层岩性、地质构造、水文地质特征、岩体物理力学参数,并取岩样做水稳特性试验。在综合参考各试验数据的情况下,分析控制隧道地质条件的工程地质问题,总结了北环隧道第三系砂岩的水稳特征。     

三叉岭隧道工程地质特性分析

三叉岭隧道整个洞身穿过第三系硫酸盐化学沉积层,对其岩性特征以及化学成分进行分析,较为全面地阐述了三叉岭隧道的地基稳定性、洞身围岩的稳定性以及边坡稳定性,提出了必要的建议。     

富水粉细砂岩隧道涌水涌砂处理技术研究

第三系富水粉细砂岩层隧道地层含水量高,开挖后稳定性极差,极易发生围岩变形、坍塌、流砂,施工难度大,安全风险高。本文以兰渝铁路马家坡隧道为背景,以隧道涌水涌砂事件为切入点,分析了富水粉细砂岩涌水涌砂原因,提出了"抽排水+注浆加固+六部CRD开挖+加强初支+综合降水"相结合的施工方案,即采用后退式分段注浆加固和六部CRD开挖施工工艺,并通过加强初期支护,轻型井点降水+深井真空降水,有效解决了隧道涌水涌砂问题,保证了施工顺利进展。     

软弱围岩隧道CRD法施工围岩稳定性评价指标研究

通过对新建铁路巴准线上十几座软弱围岩隧道CRD法施工过程中的现场监控量测,获取隧道围岩拱顶沉降和周边收敛数据,运用Matlab对监测数据进行统计分析,发现隧道施工过程中围岩变形特性,得到围岩变形稳定时拱顶沉降值和周边收敛值,以此确定软弱围岩隧道CRD法施工阶段围岩稳定性评价指标,可为同类隧道施工围岩稳定性评价提供参考。     

膨胀性围岩隧道施工技术

介绍了凝灰质砂岩隧道的施工方法,分析了凝灰质砂岩的工程特性及施工危害,探讨了膨胀性围岩隧道施工的技术措施。     

富水粉细砂围岩隧道地下水渗流特性及支护方案研究

玉磨铁路太达村隧道某施工段以粉细砂岩为主,在开挖扰动或遇水时出现涌砂现象,工程性质迅速恶化,对施工进度造成影响。对于富水粉细砂岩隧道中的地下水渗流特性问题,基于地下隧洞围岩稳定性分析中的复变函数法,求得实际马蹄形隧道的形状变换函数和开挖过程中隧道渗流场的数值解。该方法相比于传统圆孔隧道的渗流解析解,具有更高的准确性。结合解析解的预测和实际工程地质条件,分析几种支护、降水方法的合理性。     

蠕变作用下洞径对大埋深软岩盾构隧道力学特性研究

为解决大埋深软岩盾构隧道衬砌结构的稳定性问题，依托广佛环线广州南站至白云机场段工程段盾构隧道工程，采用YSJ-01-00岩石三轴压缩流变试验机对泥质砂岩试样进行了室内蠕变试验，确定了数值模拟中Cvisc模型描述隧道泥质砂岩的蠕变特性的适用性；采用数值模拟对围岩蠕变作用下大埋深软岩盾构隧道力学特性展开了探究，结果表明：蠕变过程分为逐渐衰减和稳定蠕变两个阶段，围岩蠕变会造成内力值、弯矩以及应力值增加，从而使盾构隧道管片结构变形更加严重；当洞径不同时，其产生的围岩蠕变过程中，弯矩值、轴力值、变形值、应力值的变化趋势基本相同；如果洞径持续增大，其周边的岩石产生的压力更加明显，尤其集中体现在衬砌结构(管片)上，衬砌变形程度也更大；管片衬砌外侧接触压力与洞径成正比，同时拱腰处的接触压力所受到的影响相对较大。研究结果可为大埋深软岩盾构隧道的设计和施工提供指导。     

第三系粉质黏土地层隧道围岩大变形分析及控制研究

大西客运专线第三系粉质黏土地层乔家山隧道区段在建造初期曾出现喷射混凝土压溃、钢拱架扭曲和仰拱填充层开裂等问题。物相、微观结构分析及现场直剪流变试验表明第三系粉质黏土具有流变特性。本文采用Burgers流变模型模拟该地层力学行为并基于现场直剪流变试验反演获取流变模型参数,运用FLAC程序建立数值模型对隧道围岩大变形进行分析,结果表明围岩流变特性是造成大变形的主因。考虑地层流变性对隧道受力的影响,提出适当加大支护刚度和增大预留变形量的优化方案。数值计算和现场实测均表明优化方案使二次衬砌结构安全得到保证,隧道可顺利通过该地层。     

上第三系土质隧道的变形特点及支护措施研究

研究目的:含水上第三系粉质黏土隧道在施工过程中常出现初期支护变形、开裂甚至整体塌方问题,一直困扰着隧道建设。本文依托晋中南铁路通道工程某隧道典型实例,结合现场调查、隧道监控量测,探讨含水上第三系粉质黏土隧道的变形特点,研究其支护措施方案,为同类围岩条件下的隧道建设设计提供理论及实践依据。研究结论:(1)上第三系粉质黏土隧道两侧边墙变形是拱顶沉降变形的1.5~2.0倍,且两侧边墙变形的稳定时间较长;(2)上第三系粉质黏土隧道的变形时空效应明显,时间上具有一定的滞后性,空间上往往发生大变形问题的位置不在掌子面,而在掌子面后方15~25 m的位置,即侧墙变形空间效应影响范围为3D~5D(D为开挖洞径);(3)隧道开挖后,采用强初期支护措施,有利于抵消含水上第三系粉质黏土围岩变形的时空效应,在未施作二次衬砌前,提供足够的抗力以抵消围岩的变形;(4)该研究结论可应用于同类土质隧道的设计和施工中。     

突泥涌砂造成隧道冒顶塌方的处理

梁府台隧道塌方冒顶段为下第三系砂岩夹泥岩与白垩系泥灰岩夹页岩的接触带,围岩总体上成岩作用差,开挖过程中因突泥涌砂造成塌方冒顶。本文从地质情况的突变性和施工的规范性等方面分析了事故发生的原因,根据实际施工条件及工期要求,制定以超前大管棚配合帷幕注浆的处理方案。大管棚对于塌方冒顶段加固效果良好,提高了塌方段围岩的整体性,改善了隧道结构的受力。帷幕注浆加固可以很好地处理本隧道出现的突泥涌砂,防止了开挖过程中出现围岩失稳,降低了隧道塌方段施工的风险。     

富水黄土围岩含水量变化对隧道稳定性影响的数值模拟分析

在富水黄土地区进行隧道建设,若采用排水法施工将涉及施工阶段和运营阶段的降水.由于地下水位降低,黄土围岩含水量将发生变化,进而对隧道变形及稳定性产生影响.文章以ZX客运专线ZM富水黄土隧道DK225 650断面为典型断面,借助于PLAXIS岩土工程有限元软件,开展了富水黄土隧道围岩含水量的变化对隧道稳定性的影响;降水引起的地表沉降及沉降槽宽度影响的数值模拟研究.     

不同施工工法对浅埋小净距隧道围岩稳定性影响的数值模拟研究

我国部分高速公路建设在山地丘陵地区,地质条件极其复杂,会遇到大量隧道工程,而有些隧道受到地形、线形规划等条件的限制,往往需要修建小净距隧道,而固岩稳定性对于施工尤为重要.本文以某浅埋小净距隧道为例,采用数值模拟的分析方法,研究隧道出口段分别采用交叉中隔壁法(CRD工法)和双侧壁导坑法施工对围岩变形和力学特性的稳定性影响,将不同施工方法开挖引起的隧道围岩变形和塑性区情况进行了对比分析.研究结果表明,CRD工法引起的围岩扰动相对较小,这将为比较选择更为安全可靠和经济合理的设计和施工方法提供较好的科学依据.     

双护盾TBM掘进过程中隧道围岩强度及变形测试研究

双护盾TBM掘进作业过程中,由于护盾和刀盘的阻挡,使得围岩面、掌子面与掘进机内部几乎隔绝,难以直接对围岩的强度及变形特性进行有效测试,从而未能实时判断围岩的稳定性.以西南某隧道双护盾TBM掘进施工为背景,采用直接观察、测尺以及改进型回弹仪,通过衬砌管片上的预留注浆孔分别对围岩的岩性特征、变形及强度进行联合测定,对围岩的稳定性进行评定.研究结果表明:结合直接观察围岩体岩性,对于稳定性围岩,其回弹测试换算的抗压强度与围岩到衬砌管片内侧的距离呈现出反相关性;对于大变形围岩,则呈现出近似的正相关性;三者综合评价围岩的强度及变形特性效果较为稳定,对于较完整围岩适用性较好.     

包西铁路施工期隧道水平层状围岩稳定性评价与支护

以包西(包头-西安)铁路水平岩层区施工期间隧道围岩稳定性分析评价为主线,以保护围岩的自稳和指导施工为目的,从围岩的工程地质条件入手,通过对施工过程中围岩的变形破坏模式分析和围岩的稳定影响因素分析,确立了包西线水平岩层地区隧道围岩定性评价的工程地质评价体系,对隧道围岩分类评价和合理支护措施提供依据.     

新近系富水砂岩隧道注浆加固圈厚度研究

新近系富水弱胶结砂岩地层隧道在施工过程会破坏围岩稳定，进而出现突水和涌沙病害，在砂岩地层进行注浆加固是保障隧道安全的关键。以宁夏中卫某富水砂岩隧道为依托，采用FLAC 3D建立计算模型，探明不同注浆圈厚度对围岩的影响。结果表明：隧道注浆圈厚度为3 m时，围岩累计周边收敛值和拱顶沉降值分别为35.3 cm和30.9 cm，满足设计允许变形值。随着注浆圈厚度的增加，注浆加固效率先增大后减小，但施工难度及工程投资显著增大。综合考虑隧道施工的安全性、简便性及经济性，当围岩含水率为塑限范围及以下时，建议注浆圈厚度为3 m；当围岩含水率为塑限及液限范围之间时，建议注浆圈厚度为4 m。研究结果可为富水砂岩隧道的结构设计和施工提供借鉴。     

基于收敛约束原理的高铁隧道力学分析

1 概述 隧道工程的核心问题是保证隧道围岩的稳定性,科研人员在隧道围岩稳定性控制方面进行了大量研究,提出了围岩塑性区分布、位移场、应力场、块体稳定性安全系数等一系列指标,作为围岩稳定性的评价标准,取得了较好的研究成果[1-4].在隧道围岩稳定性分析中,解析方法、数值方法、人工智能方法、经验类比法等得到了大量成功应用[5-8].在隧道工程中,变形量测远比应力量测简单、准确,可作为直观的指标反应隧道稳定性.因而基于隧道围岩变形控制的“收敛-约束”法在隧道工程中得到了大量应用[9-10]. 结合张家口—呼和浩特铁路(张呼铁路)福生庄一号隧道,采用“收敛-约束”法原理,对Ⅳ级围岩条件下大断面高铁隧道的稳定性及初期支护的安全性进行系统评价.