蘭渝鐵路木寨嶺隧道炭質(zhì)板巖段應(yīng)力控制試驗(yàn)研究

變形控制是炭質(zhì)板巖隧道施工中的重點(diǎn)與難點(diǎn)。本文以木寨嶺隧道工程為例,深入探討產(chǎn)生大變形的原因以及常用的勘察手段,有針對性地提出施工技術(shù)要點(diǎn),以提高隧道施工效率,確保工程質(zhì)量。

文章針對高地應(yīng)力軟弱圍巖隧道大變形造成的施工難題,以麗香鐵路某高地應(yīng)力炭質(zhì)板巖隧道為依托,對施工過程中圍巖位移與塑性區(qū)發(fā)展情況進(jìn)行相應(yīng)模擬分析,結(jié)果表明高地應(yīng)力條件下隧道邊墻兩側(cè)圍巖為影響隧道穩(wěn)定性的關(guān)鍵,進(jìn)行設(shè)計和施工關(guān)鍵技術(shù)調(diào)整后,圍巖穩(wěn)定性得到了一定程度的控制,研究成果可供類似工程參考。

文章針對高地應(yīng)力軟弱圍巖隧道大變形造成的施工難題,以麗香鐵路某高地應(yīng)力炭質(zhì)板巖隧道為依托,對施工過程中圍巖位移與塑性區(qū)發(fā)展情況進(jìn)行相應(yīng)模擬分析,結(jié)果表明高地應(yīng)力條件下隧道邊墻兩側(cè)圍巖為影響隧道穩(wěn)定性的關(guān)鍵,進(jìn)行設(shè)計和施工關(guān)鍵技術(shù)調(diào)整后,圍巖穩(wěn)定性得到了一定程度的控制,研究成果可供類似工程參考.

為了解決極高地應(yīng)力軟巖隧道越嶺核心貫通段大變形控制難題,以蘭渝鐵路木寨嶺隧道施工為例,通過現(xiàn)場試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析,得到如下結(jié)論:1)確定了越嶺核心貫通段的長度;2)提出了越嶺核心貫通段\"4層初期支護(hù)結(jié)構(gòu)+徑向注漿+長錨桿+長錨索\"綜合變形控制方案;3)得到了貫通段多層初期支護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制效果;4)說明貫通段施工及變形控制方案可行。

木寨嶺隧道施工過程中穿越炭質(zhì)板巖，根據(jù)炭質(zhì)板巖的特性，發(fā)生多次軟巖大變形，給木寨嶺隧道施工帶來極大困難。通過長期監(jiān)測，了解支護(hù)結(jié)構(gòu)受力和變形狀況，并對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析和反饋，為施工和運(yùn)營服務(wù)。

為解決臨合高速公路王格爾塘1號隧道炭質(zhì)板巖地層隧道初期支護(hù)變形和塌方的處治,通過對炭質(zhì)板巖的地質(zhì)特性、變形機(jī)理的研究,分析出炭質(zhì)板巖變形、坍塌的原因,根據(jù)其地質(zhì)特性和變形機(jī)理有針對性的提出處治措施,并結(jié)合處治措施和處治效果,對炭質(zhì)板巖地層隧道的設(shè)計與施工進(jìn)行了總結(jié)。

結(jié)合在建的廣昆鐵路炭質(zhì)板巖地區(qū)隧道施工,著重介紹了炭質(zhì)板巖隧道施工中開挖、支護(hù)及施工安全的技術(shù)措施、工程效果與體會。

為解決臨合高速公路王格爾塘1號隧道炭質(zhì)板巖地層隧道初期支護(hù)變形和塌方的處治,通過對炭質(zhì)板巖的地質(zhì)特性、變形機(jī)理的研究,分析出炭質(zhì)板巖變形、坍塌的原因,根據(jù)其地質(zhì)特性和變形機(jī)理有針對性的提出處治措施,并結(jié)合處治措施和處治效果,對炭質(zhì)板巖地層隧道的設(shè)計與施工進(jìn)行了總結(jié)。

隧道開挖掘進(jìn)程中會遇到炭質(zhì)板巖。炭質(zhì)板巖受力特征為抗剪強(qiáng)度低，對震動非常敏感，易失穩(wěn)、易變形坍塌。在施工時往往會遇到很多難題，本文就在隧道開挖掘進(jìn)程中炭質(zhì)板巖隧道施工方法及施工中應(yīng)注意的事項做出了闡述。

蘭州—重慶鐵路木寨嶺隧道主要通過二疊系下統(tǒng)板巖地層,受祁連褶皺帶和昆侖—秦嶺褶皺帶的影響,隧道穿越區(qū)段地層具有構(gòu)造復(fù)雜、高地應(yīng)力、軟巖分布廣泛、巖體較破碎的特點(diǎn)。隧道開挖后圍巖收斂變形速率大,持續(xù)時間長?，F(xiàn)場監(jiān)測初支變形速率一般大于100mm/d,最大變形速率達(dá)682mm/d,部分段落最大累計變形超過1320mm。本文從圍巖的巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地應(yīng)力等方面分析了隧道產(chǎn)生變形的原因,分析結(jié)果表明巖性和地應(yīng)力是造成隧道出現(xiàn)較大變形的主要因素。通過分析圍巖變形機(jī)理,施工中采取了調(diào)整型鋼型號和增設(shè)套拱的變形控制措施,實(shí)踐證明該措施切實(shí)可行。

為積累指導(dǎo)正洞的施工經(jīng)驗(yàn),結(jié)合木寨嶺隧道斜井炭質(zhì)板巖段控制高地應(yīng)力大變形的方法,通過在斜井進(jìn)行模擬正洞試驗(yàn)段信息化施工,從施工、支護(hù)、初期支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形發(fā)展進(jìn)行分析探討,得出采用分層分次支護(hù)、提高拱架強(qiáng)度、加強(qiáng)錨桿施作以及完善的施工工藝等措施能有效控制變形。

隨著時代的發(fā)展,隧道施工技術(shù)的進(jìn)步,我國已經(jīng)逐步建成了覆蓋全國的鐵路主干線網(wǎng)絡(luò),隧道工程作為鐵路建設(shè)中的不確定性問題,如何更好的完善相關(guān)施工技術(shù)一直困擾著我們建設(shè)者。中國地廣物博,地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變,這就加大了隧道建設(shè)的難度,加大對炭質(zhì)板巖大斷面隧道圍巖穩(wěn)定性的分析,引進(jìn)先進(jìn)施工工藝和科技設(shè)備,結(jié)合當(dāng)前施工中出現(xiàn)的各種問題,完善施工技術(shù)工藝,改善施工條件,消除安全隱患,確保隧道工程在工期要求節(jié)點(diǎn)內(nèi)保質(zhì)保量完成,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的最大化,推動隧道施工持續(xù)健康發(fā)展,以便更好地為人們提供出行服務(wù),推動社會良性運(yùn)轉(zhuǎn)。

通過利用大型單軸固結(jié)儀對砂質(zhì)板巖粗粒土填料進(jìn)行低應(yīng)力狀態(tài)(σ=50,100,200,400和800kpa)的單軸壓縮蠕變試驗(yàn),研究砂質(zhì)板巖粗粒土路堤填料的蠕變性質(zhì)?；诖至Ｍ寥渥兝碚?分析填料的蠕變曲線特征,確定蠕變的初始計算時間,選取常見的蠕變本構(gòu)模型,利用改進(jìn)的高斯-牛頓法確定壓實(shí)度為95%的砂質(zhì)板巖粗粒土的蠕變模型參數(shù)。研究結(jié)果表明:砂質(zhì)板巖粗粒土在低應(yīng)力狀態(tài)下表現(xiàn)出具有彈性變形、穩(wěn)定蠕變和無黏性流動的衰減蠕變特性;h-k-k模型更準(zhǔn)確地反映砂質(zhì)板巖粗粒土填料的蠕變特性。

利用instron1346電液伺服控制試驗(yàn)系統(tǒng),對湘西南地區(qū)典型砂質(zhì)板巖進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn),重點(diǎn)分析了砂質(zhì)板巖內(nèi)部定向?qū)永砣趺鎸Π鍘r強(qiáng)度和變形特征的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,砂質(zhì)板巖力學(xué)特性具有顯著的橫觀各向同性特征,定向弱面與水平面平行(夾角0°)時,全程應(yīng)力應(yīng)變曲線存在明顯的壓密變形階段,抗壓強(qiáng)度最高,破壞模式為與層面斜交的壓剪破壞。當(dāng)弱面與水平面垂直(夾角90°)時,初始壓密變形量較小,峰前主要為線彈性變形,峰值強(qiáng)度比夾角0°低48%,板巖強(qiáng)度各向異性系數(shù)為0.68。砂質(zhì)板巖各向異性力學(xué)特性的試驗(yàn)研究為解決工程技術(shù)問題提供了基本參數(shù)。

板巖水理特性試驗(yàn)研究 摘要：在水的作用下，板巖極易發(fā)生崩解和軟化，進(jìn)而出現(xiàn)強(qiáng)度降低。本文 針以懷通高速公路正團(tuán)沖隧道風(fēng)化板巖為研究對象，通過電鏡實(shí)驗(yàn)、崩解特性試 驗(yàn)、軟化試驗(yàn)，系統(tǒng)研究了板巖受水影響的水理特性。本研究為隧道的開挖和支 護(hù)提供了技術(shù)支持。 關(guān)鍵詞：板巖；水理特性；試驗(yàn)；開挖和支護(hù)；技術(shù)支持 巖石遇水作用后，會引起某些物理、化學(xué)和力學(xué)等性質(zhì)的改變，水對巖石的 這種作用特性稱為巖石的水理性。水對板巖及結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生物理化學(xué)作用，將產(chǎn)生 膨脹、崩解等現(xiàn)象，減弱了板巖的力學(xué)性質(zhì)。板巖在飽水條件下，力學(xué)性質(zhì)將發(fā) 生大幅度的降低，尤其是對于含有粘土礦物特別是膨脹性礦物、易溶性礦物或有 機(jī)質(zhì)的板巖，其影響更甚。本文針以懷通高速公路正團(tuán)沖隧道風(fēng)化板巖為研究對 象，通過電鏡實(shí)驗(yàn)、崩解特性試驗(yàn)、軟化試驗(yàn)，系統(tǒng)研究了板巖受水影響的水理 特性。本研究為隧道的開挖和支護(hù)提供了技術(shù)支持。

介紹了世界首創(chuàng)第一長雙螺旋曲線隧道鐵寨子1號隧道初期支護(hù)變形開裂情況,分析其開裂變形原因,敘述了具體的整治措施及建議。

軟弱圍巖隧道的施工方法一般采用短臺階法施工,遵循"短開挖,弱爆破,快支護(hù),勤量測,緊襯砌,早成環(huán)"的原則。但是對于炭質(zhì)片巖隧道的施工研究還很少。介紹了炭質(zhì)片巖隧道在施工過程中有效防止支護(hù)變形、開裂及隧道坍塌的方法,對類似隧道施工有較強(qiáng)的指導(dǎo)作用。

為解決蘭渝鐵路木寨嶺隧道鹿扎斜井通過高地應(yīng)力炭質(zhì)板巖地段隧道防坍和變形控制,從炭質(zhì)板巖的特性、變形機(jī)制以及出現(xiàn)變形后的處治方法等方面進(jìn)行研究,得出以下幾個結(jié)論:炭質(zhì)板巖屬軟巖范疇,遇水易軟化;有水地段開挖后易出現(xiàn)坍塌,需做好超前支護(hù)和注漿止水;高地應(yīng)力炭質(zhì)板巖隧道收斂持續(xù)時間長,累計變形量較大;發(fā)生變形后,可采用封閉仰拱、長錨桿、徑向注漿、增設(shè)套拱等措施進(jìn)行處治。

針對長大隧道施工安全風(fēng)險高、地質(zhì)復(fù)雜、工期緊、質(zhì)量要求高的特點(diǎn),通過分析襄渝二線新蜀河隧道炭質(zhì)片巖地質(zhì)特征,對隧道變形控制施工技術(shù)做了簡要介紹,同時提出了相應(yīng)的技術(shù)措施及施工建議,最后證實(shí)了正臺階法的合理性。

蘭渝鐵路胡麻嶺隧道7號豎井工區(qū)通過的第三系含水弱膠結(jié)粉細(xì)砂巖具有異常復(fù)雜的水穩(wěn)性特征,掌子面自穩(wěn)性差,施工進(jìn)度極其緩慢,采用洞內(nèi)降水措施,效果很難保證,施工風(fēng)險大。根據(jù)地形地質(zhì)條件,對胡麻嶺隧道7號豎井工區(qū)開展地表降水試驗(yàn)研究,對試驗(yàn)成果進(jìn)行計算分析,了解和掌握該第三系含水砂巖的水文地質(zhì)特性,確定地表降水井的設(shè)計參數(shù)。通過對降水前后圍巖、施工進(jìn)度的比較,驗(yàn)證了降水井的設(shè)計合理。

研究目的:長距離的炭質(zhì)片巖隧道施工中初期支護(hù)發(fā)生易發(fā)生大變形的情況,支護(hù)變形、侵限,給現(xiàn)場施工、進(jìn)度、安全帶來了極大的挑戰(zhàn)。本文結(jié)合新蜀河隧道炭質(zhì)片巖大變形施工技術(shù),結(jié)合以往大變形隧道施工的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)對單線鐵路隧道炭質(zhì)片巖的大變形控制技術(shù)及方案進(jìn)行了總結(jié),為今后類似工程提供參考和借鑒。研究結(jié)論:單線鐵路隧道采用3臺階臨時仰拱法,上臺階設(shè)置型鋼混凝土仰拱后,應(yīng)嚴(yán)格地控制臺階、仰拱、二襯的步長,在控制變形方面效果較為明顯;大變形隧道應(yīng)根據(jù)監(jiān)控量測資料預(yù)留適度的變形量,對于防止前期初期支護(hù)破壞和后期護(hù)拱開裂,以及控制工程成本都有著非常重要的意義;隧道通過初期支護(hù)壁后注漿,在鋼架型號、接頭形式位置和縱向連接設(shè)置等方面進(jìn)行改進(jìn),并在一定程度上抑制了變形發(fā)生;施工中應(yīng)對長臺階施工或中間拉槽的錯誤作法嚴(yán)格禁止。

針對襄渝二線新蜀河單線鐵路隧道出現(xiàn)大段落炭質(zhì)片巖,引發(fā)大規(guī)模初期支護(hù)變形侵限,給施工帶來重大安全、工期挑戰(zhàn)。本文結(jié)合現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),總結(jié)了變形段施工技術(shù)控制措施,對類似工程具有一定的參考作用。