富水全风化花岗岩蚀变带隧道施工技术

新建玉磨铁路通达隧道DK115+900～956和DK119+120～183段处于全风化花岗岩蚀变接触带,在施工中易引发塌方、涌突等地质灾害,给施工进度和安全带来较大困难.结合通达隧道施工中蚀变带施工案例,通过加强超前地质预报、超前排水、注浆预加固围岩、优化开挖工法和管棚夹小导管超前支护等一系列措施,成功解决了因蚀变带引起的涌水、涌砂加固治理难题,确保了工程安全,保证了施工进度.     

花岗岩蚀变带隧道涌水量预测研究

红豆山隧道主要穿越云母花岗岩、变质花岗糜棱岩等非可溶岩地层,施工期间其2号斜井平导发生了大规模突涌水。为合理预测隧道涌水量,对红豆山隧道穿越花岗岩蚀变带地区的工程特点及涌水的成因机理进行了分析,并建立了相关的涌水评价等级层次结构模型。结合研究区水文地质条件及现场监测情况,对红豆山隧道涌水量危险性进行了等级划分,利用模糊数学预测了红豆山隧道2号斜井的涌水量。结果表明:(1)影响红豆山隧道涌水的相关因素主要分为工程地质、水文地质及隧道工况3个方面,共9个因素;(2)提出的模糊数学模型预测的平均涌水量与实际工程涌水量的误差为2.61%,满足工程实际施工的准确性精度,能够为类似工程的涌水量预测提供参考。     

隧道安全穿越全风化花岗岩段的技术措施研究

对全风化花岗岩的工程特性、容易引发的隧道工程病害和安全施工实例进行了描述,结合自身实践,从设计、施工和管理层面提出了隧道安全穿越全风化花岗岩不良地质段的技术措施,可为同类工程提供参考。     

TB880E掘进机在软弱围岩隧道的施工技术

TB8 8 0E掘进机是德国WIRTH公司生产的硬岩敞开式掘进机 ,是针对西康线秦岭Ⅰ线隧道的硬岩地质条件设计的。该设备价格昂贵 ,探索总结硬岩掘进机在软弱围岩地质隧道的应用技术 ,拓展其应用领域 ,提高设备利用率 ,降低闲置成本 ,具有重大意义 ,对硬岩隧道不良地质段的施工 ,也可起到借鉴作用。1　软弱围岩对掘进机施工的影响软弱围岩有云母石英片岩、蚀变闪长岩、闪长玢岩及断层破碎带。其中秦岭隧道局部不良地质段为蚀变闪长岩、闪长玢岩及断层破碎带 ;而磨沟岭隧道整体则以围岩强度更低的云母石英片岩及断层破碎带为主。这类围岩虽因强…     

岩脉对隧道围岩稳定性影响分析

岩脉是一类特殊的工程岩体,旧堡隧道施工中遇到了辉绿岩和花岗伟晶岩两类岩脉。其中辉绿岩脉在400m埋深处发生了热液蚀变,试验测得其膨胀力为25kPa,自由膨胀率为0.75%,软化系数小于0.12,遇水软化是蚀变带围岩发生大变形的重要原因;花岗伟晶岩脉与围岩呈破碎接触,破碎带岩体呈碎裂结构,属Ⅳ-Ⅴ类围岩,塌方时有发生。通过施工工程地质勘察,查明岩脉工程地质条件是解决相关问题的前提之一,提出以超前地质预报和施工监测作为施工工程地质勘察的两大技术手段。针对辉绿岩脉蚀变带大变形问题,采用了注浆堵水的措施防止围岩大面积淋水软化变形,效果良好。     

营尔岭隧道穿越蚀变带塌方处治技术

为解决大断面软岩隧道穿越蚀变带塌方后岩体极为破碎、无法自稳、塌方处治困难等一系列问题,确保安全快速通过塌方段,以营尔岭隧道塌方处治工程实例为依托,对如何有效处治隧道蚀变带塌方进行详细论述与总结。工程实践证明,应用长管棚及全断面帷幕注浆进行超前支护的方案对塌方进行处治合理可行,处治效果良好。     

藏噶隧道蚀变花岗岩地层围岩大变形控制措施研究

川藏铁路拉(萨)林(芝)段藏噶隧道DK168+805—DK169+140段穿越蚀变花岗岩地层,围岩变形量大、速率快、持续时间长;通过采取调整边墙曲率、长短锚杆结合、双层支护为主的防抗结合变形控制措施,结合临时仰拱、拱脚锁脚锚管等辅助措施,使得围岩最大变形量、速率得以控制,施工效果良好。     

湖北麻城双庙关金矿床地质特征及找矿方向

双庙关金矿床是湖北麻城地区新发现的金矿床,位于桐柏—大别构造带内。矿体赋存于北东向—北东东向破碎蚀变带中,局部产于近东西向的石英脉中,矿体产状及品位稳定,矿石类型主要为蚀变岩型,石英脉型金矿次之。矿体围岩主要为片麻状二长花岗岩,其次为变辉长岩脉。通过研究双庙关金矿床成矿地质条件和矿床的主要控矿因素,认为该矿床为构造蚀变岩型金矿床,矿体受北东向构造破碎带控制,找矿方向为北东向破碎带内发育的硅化、褐铁矿化(黄铁矿化)变质地质体。通过双庙关金矿与卸甲沟金矿的成矿地质条件对比,认为两者同属于构造蚀变岩型金矿,找矿方向认识对开拓桐柏—大别金矿找矿思路有一定的指示意义。     

云南个旧矿区东区锡多金属矿床成矿温度与成矿空间研究

云南个旧矿区是中外驰名的超大型锡多金属矿集区,前人研究多集中于成矿温度对矿床成因的约束,对成矿温度控制矿床产出部位的研究较少。本文收集了个旧矿区东区457件矿物测温数据,梳理了不同类型矿物的形成温度和产出位置,以及网脉状锡矿床、层间锡矿床、接触带矽卡岩硫化物锡矿床、花岗岩内蚀变带锡矿床和花岗岩的对应关系。将成矿过程系统划分为早期矽卡岩-网脉状锡矿阶段、晚期矽卡岩-层间锡矿阶段、接触带矽卡岩硫化物锡矿阶段和花岗岩内蚀变带阶段锡矿4个成矿阶段,它们具有燕山同期异位的空间结构。恢复岩浆热液成矿空间以花岗岩顶面为基准,并参考了古地温梯度变化特征,推测在花岗岩顶面外侧存在一个有利的锡石结晶的温度带（成矿空间）。该成矿空间从花岗岩顶面向外侧可能始于垂向450 m,止于垂向高度1100 m,认为该成矿空间范围（450～1100 m垂向高度）为层间锡矿（氧化矿）最有利的找矿空间。     

内蒙古大苏计钼矿地质特征及找矿标志

大苏计钼矿床产于燕山晚期浅成—超浅成侵入岩体中,钼矿体赋存于斑岩体顶部和接触带,尤以石英斑岩和正长花岗岩体的矿化较为发育,而正长花岗岩为成矿期岩体,近矿围岩具绢云母化,与矿体呈渐变过渡关系.矿化最集中的部位与绢云母化蚀变相吻合,以细脉浸染状钼矿体为主.矿床的形成受区域性深断裂的控制.矿化与浅成—超浅成中酸性岩具有密切关系,成矿过程从岩浆晚期阶段延续到中低温热液阶段,形成硅酸盐蚀变和氢交代蚀变,故认为矿床是壳源斑岩型钼矿床.     

Upper bound limit analysis of support pressures of shallow tunnels in layered jointed rock strata

With more and more large-span shallow underground projects being built in layered jointed rock strata, there is an increasing interest in the study of stability problems of such projects. The upper bound theorem of limit analysis has been found to be a valid method for analyzing such problems and it is crucial to ensure the accuracy of the failure mode when applying this method. In the present paper, for tunnels in layered jointed rock strata, 8 factors including the thickness of the weathered overburden, the states of the rock joints, and the depth of the tunnel were considered by analyzing the failure mode. By using the orthogonal array testing strategy and the distinct element method, 64 different numerical simulation models based on an actual tunnel project were simulated. The test results showed that the range of the loose zone was determined by the stretch, slippage, and fracture area of the joints. Two kinds of loose zone were obtained, i.e. the arch collapse loose zone and the caving collapse loose zone. The loose zone boundary was analyzed and fitted with linear and non-linear models; such as parabola and power function curves, respectively. The rational failure mode was studied by analyzing the recognition method, the classification, and the failure mechanism of the caving collapse loose zone. By using the liner least squares method, an empirical formula of the boundary of the caving collapse loose zone was obtained, and its boundary were divided equally with identical angles, then a kinematically admissible velocity field was established. Based on the virtual power principle and virtual work principle, the upper bound theorem of limit analysis was adopted to study the support pressures and a limit analysis model was established. A real tunnel project case was studied as an example, and the results were compared with the Terzaghi theory and the Fraldi theory, so as to demonstrate the applicability of the proposed method.     

采空区隧道二衬受力特性模型试验与耦合分析

由于采空区地层的非连续特征,下穿隧道衬砌往往处在偏心受压的不利状态,后期运营病害相对严重。为了查清不同采空区条件下的衬砌结构受力特性,采用室内物理模型试验和基于连续-非连续耦合数值模拟相结合的方法,开展了相关研究。结果表明:(1)采空区的存在会使二衬结构受到偏压荷载,远离采空区侧总体受力大于近侧,且倾角越大偏压越严重;(2)采煤层厚度、冒落带与初支距离的增大会引起围岩压力的降低,二衬内力减小,安全性提升,当采煤层厚度大于1.8 m时或冒落带与初支间距大于0.8倍隧道洞跨后,采空区对二衬安全性的影响很小;(3)喷层厚度的增加阻碍了围岩变形,引起围岩压力增加,不利于二衬受力和安全性。研究结论对于完善采空区隧道围岩压力计算理论和支护结构设计方法具有理论指导意义。     

唐山沟矿厚层砂岩顶板切缝沿空成巷试验研究

 垮落带内含有厚层坚硬岩层时,难以冒落,易在沿空巷道采空区侧形成弧形三角悬板,对沿空巷道产生较大压力。以大同唐山沟8820厚层砂岩顶板首采面无煤柱开采为背景,分析普通充填留巷和切缝沿空成巷侧向顶板断裂结构特征及围岩稳定过程,认为对垮落带内直接顶坚硬层顶板进行合理参数下的切缝,可使得切缝高度范围内采空区边界直接顶和基本顶失去约束,并沿切缝结构面剪切破断充分冒落接顶,降低破断冲击动载;并通过UDEC数值模拟软件,分析出切缝有利于矸石冒落并支撑上覆岩层,可将上覆基本顶岩层的触矸点前移,限制基本顶回转和下沉作用引起的围岩压力,明显减小巷道围岩变形量。基于理论、数值分析研究结果,确定唐山沟矿8820回风巷巷内加强巷旁密集支柱+巷旁双向聚能爆破切缝的上压下支中间切缝的联合切顶方案。通过井下爆破参数试验、矿压监测分析,评价切顶成巷的效果。井下试验表明：顶板高恒阻大变形锚索、巷内加强巷旁密集支柱、巷旁密集档矸点柱、超前聚能切缝爆破的切顶成巷综合技术,能够有效切落沿空巷道侧向顶板并形成完整巷道,各项指标均满足下一工作面回采要求。     

埋深对软弱隧道围岩破坏影响机制试验研究

通过室内模型试验,研究公路隧道IV,V级围岩在不同埋深条件下全断面开挖时的围岩破坏情况,实现自重应力场作用下毛洞状态时隧道围岩破坏过程的试验模拟,得到拱形塌方和塌穿型塌方2种围岩破坏模式。试验结果表明:隧道围岩的破坏从拱顶开始,并逐渐向上发展;埋深越小,隧道越易发生塌穿型塌方,而当埋深小于某一值时,因隧道开挖后围岩应力未超过围岩强度,隧道反而能保持稳定状态;对塌穿型塌方,隧道埋深越大,开挖后围岩维持稳定时间越短,塌方程度越严重,塌方向地表发展得越快;对同一类型的塌方,隧道埋深越大,塌方后隧道周边应力变化幅度越大。     

Analytical solutions for the stresses and deformations of deep tunnels in an elastic-brittle-plastic rock mass considering the damaged zone

The excavation impact (e.g. due to blasting, TBM drilling, etc.) induces an excavation damaged or disturbed zone around a tunnel. In this regard, in drill and blast method, the damage to the rock mass is more significant. In this zone, the stiffness and strength parameters of the surrounding rock mass are different. The real effect of a damage zone developed by an excavation impact around a tunnel, and its influence on the overall response of the tunnel is of interest to be quantified. In this paper, a fully analytical solution is proposed, for stresses and displacements around a tunnel, excavated in an elastic–brittle–plastic rock material compatible with linear Mohr–Coulomb criterion or a nonlinear Hoek–Brown failure criterion considering the effect of the damaged zone induced by the excavation impact. The initial stress state is assumed to be hydrostatic, and the damaged zone is assumed to have a cylindrical shape with varied parameters; thus, the problem is considered axial-symmetric. The proposed solution is used to explain the behavior of tunnels under different damage conditions. Illustrative examples are given to demonstrate the performance of the proposed method, and also to examine the effect of the damaged zone induced by the excavation impact. The results obtained by the proposed solution indicate that, the effects of the alteration of rock mass properties in the damaged zone may be considerable.     

极限拉应变准则在围岩松动圈模拟中的应用

结合张石高速公路隧道工程的具体实践,对隧道开挖后形成的围岩松动圈进行研究,探讨其合理的模拟技术。首先基于隧道开挖后的围岩应力分布特点,将围岩的松动破坏区与松动区进行区分,进而从概念上对围岩松动圈的形成机理进行详细的阐述;随后应用极限拉应变准则对围岩松动圈进行了数值模拟分析,并重点介绍了各级围岩的极限拉应变值的选取原则。最后通过数值模拟结果与现场声波测试值、规范计算值的对比分析,充分验证了使用极限拉应变准则进行隧道围岩松动圈模拟的合理性和实用性。     

深埋巷道分区破裂化机制

深部巷道外部受到远场原岩应力的作用，而内壁受到一个随时间变化的内压作用，开挖过程是动力问题，其运动方程可以用位移势函数来表达。通过对运动方程进行Laplace变换，进而求得其通解。根据弹性力学知识和边界条件得到巷道围岩由于开挖扰动和原岩应力作用引起的弹性应力场和位移场。当该弹性应力场满足破裂条件时，岩体发生破裂，位移不连续，形成破裂区。结合断裂力学知识，确定破裂区岩体的残余强度和产生破裂区的时间，进而确定破裂区和非破裂区的宽度和数量。数值分析结果表明，巷道分区破裂化的产生跟开挖速度与岩石强度有关。该研究可为深部岩体的开挖和支护设计提供初步的理论基础。     

复采工作面过冒顶区顶板断裂特征及控制研究

 针对复采工作面过冒顶区时工作面易发生煤壁滑帮、端面冒漏以及顶板来压强度大等特点,以晋煤集团圣华煤业3101复采工作面为工程背景,运用相似模拟对复采工作面过冒顶区时顶板破断特征、支承压力分布特征以及支架受力状态进行研究,依据相似模拟结果建立复采采场力学模型,推导液压支架支护强度的计算公式,提出复采工作面过冒顶区时的围岩控制技术。研究结果表明：(1) 工作面过冒顶区时采场顶板易形成大厚度、长跨距的超前大断裂;(2) 冒顶区弱化了顶板岩梁的应力传递,加剧了支承压力的荷重集度;(3) 液压支架受顶板超前大断裂的影响,支架工作阻力在通过冒顶区前呈突变性增加,模拟结果支架支护阻力最大值为16 200 kN,理论计算支架支护阻力为16 110.5 kN;(4) 复采工作面在通过冒顶区前必须对冒顶区进行注浆充填,同时给出支架工作阻力随充填体强度变化的关系式,为复采采场顶板控制提供理论依据。