高地应力大变形隧道变形特性及工程应对措施分析

在建都汶高速公路龙溪隧道为高地应力、高瓦斯隧道,针对龙溪隧道高地应力挤压变形的特殊性,分析了隧道施工过程中因高地应力造成的隧道大变形的特点,分析了大变形机理,在此基础上对典型地段进行了数值分析,确定了大变形地段安全、经济、合理的支护参数。龙溪隧道大变形段后续施工实践表明,数值分析确定的支护参数和论文提出的施工措施有效地限制了隧道的高地应力挤压变形,确保了隧道的施工安全。龙溪隧道的施工实践为高地应力隧道的施工提供了有意义的技术资料,可供同类隧道施工借鉴。     

将军沟右线隧道变形侵限段处理方案探讨

将军沟隧道是我国在建的穿越天山风景区的第一座高寒地区小曲率半径隧道,隧道右线隧道在YK582+461~+400段出现挤压大变形,导致初次支护变形60 cm,造成隧道支护侵限。以将军沟隧道变形侵限段为工程背景,深入分析了隧道变形侵限机理。在分析变形侵限基础上,详细介绍了隧道该段处理变形侵限的临时支护形式、加强支护手段和隧道该段塌方变形段的开挖方案。通过以上技术方案的实施,隧道顺利完成了侵限段的处理,论文介绍了将军沟隧道侵限段的处理技术,对同类隧道的施工有积极的指导意义和借鉴意义。     

软弱岩体中圆形隧道挤压变形临界应变研究

 预测隧道挤压程度对设计者至关重要,因此对挤压状态临界应变的研究是很必要的。由于软弱岩体中Q或RMR岩体分类使用效果欠佳,引入GSI代替Q或RMR,并在前人的基础上推导了圆形隧道发生挤压变形的临界应变公式。采用工程实例进行了验证,计算结果符合实际观测结果。最后,依据Hoek－Brown强度准则推导了静水压力状态下圆形隧道挤压变形的临界应变解析表达式。对于埋深很深的隧道,侧压系数近似为1,因此可以采用推导的解析解确定隧道挤压状态。     

某工程注浆加固对地铁隧道收敛影响的分析

某工程施工过程中在地铁隧道上方形成大量堆载,造成隧道出现一定程度变形,从而影响地铁的正常运营。为了抑制堆载对地铁隧道造成的变形,通过双侧注浆施工工艺,在隧道两侧距离隧道壁不同距离处分次进行注浆,对隧道两侧土体进行加固和挤压,以达到对周围土体微扰动的效果。在注浆过程中使用激光测距仪对隧道收敛情况进行实时监测,对注浆后隧道的变形情况进行量化跟踪,以掌握地铁隧道的注浆效果。通过对各次注浆后收敛监测数据的分析可以看出,随着距离地铁隧道由远及近逐排注浆,其收敛累计变化量逐渐增大,地铁隧道因上部堆载造成的不利变形得到了有效的控制,注浆效果明显,可为类似工程提供借鉴和参考。     

丽香铁路中义隧道初期支护大变形的力学机制

针对高地应力软岩隧道初期支护大变形力学机制研究的不足,以隧址区地应力最大主应力为水平方向,且与隧道轴线接近垂直的丽香铁路中义隧道为工程背景,通过现场监测资料的综合分析,得出了大变形区段初期支护变形、破坏的力学机制,并在此基础上提出了大变形控制措施。研究表明:在地应力最大主应力为水平方向且与隧道轴线垂直的条件下,初期支护表现出水平收敛大于拱顶下沉的变形特点,破坏形式以拱顶喷射混凝土剥落、掉块,边墙拱架压曲外鼓为主,初期支护边墙段既是受力最大的部位,又是变形最大的部位,应将其作为变形控制的重点部位;初期支护边墙段的变形、破坏经历两个阶段;第一阶段边墙受力以围岩的水平挤压应力为主,变形以水平向围岩压力作用下的弯曲变形为主;第二阶段边墙受力以竖向压力为主,变形以压弯共同作用下的压弯屈服破坏为主。     

软岩隧道锚变形破坏机理缩尺模型试验研究

为了研究软岩中隧道锚变形破坏机理及破坏模式,通过对隧道锚现场1∶10缩尺模型进行超载破坏试验,对加载过程中锚体模型的外观变形、内观变形、钻孔测斜以及破坏裂缝进行分析,获得了锚体模型在推力作用下载荷-变形全过程曲线以及变形破坏特征,并结合数值模拟的超载试验结果进行了综合分析。研究成果表明锚体模型变形破坏全过程类似于软岩载荷试验变形破坏3个阶段;锚塞体底部与岩体接触面部位受拉剪破坏形成破坏底边界,锚塞体上方岩体受锚塞体向上挤压形成纵向拉裂缝以及与锚塞体成约45°夹角的剪裂缝。隧道锚极限承载能力主要取决于锚塞体底界面以及上部岩体抗拉能力和抗剪能力。     

围岩监控量测等级技术在隧道施工中的应用

围岩监控量测等级技术是针对隧道围岩变形展开风险控制的一种管理技术。阐述了如何结合隧道围岩变形特征和施工安全性要求,应用监控量测等级技术合理地确定监控量测位移控制基准,划分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级隧道围岩位移管理等级并配套工程预防处理措施,建立了科学的等级管理制度;对现场围岩变形观察情况和量测数据进行分析,应用等级管理制度的工程措施实施变形风险控制,最终达到了降低和控制变形风险的目标。     

关山特长隧道高地应力下硬岩大变形规律研究

高地应力下隧道的围岩变形是岩体力学的关键问题之一,甘肃关山隧道埋深较大,在穿越高地应力区域时极易出现围岩失稳、塌方及支护结构大变形等现象。选取隧道典型试验段,通过数值计算及数据监测,对其大变形规律和防控技术进行了研究,进而得到了隧道围岩的变形和应力分布规律。根据分析结果,建议隧道衬砌施工时采用柔性支护的理念进行设计,优化边墙曲率,加大预留变形量,采取径向注浆加固及降低扰动。实践表明,一系列防控措施有效控制了围岩变形,降低了隧道施工风险,可为以后类似工程的设计和施工提供实践借鉴。     

复杂高地应力区软岩隧道大变形控制技术研究

以鄂西宜巴高速公路峡口隧道为工程实例,针对隧道施工中遇到的高地应力软岩大变形问题,对其高地应力软岩特点和大变形特征进行分析研究。提出优化开挖方法、调整预留变形量、利用联合初期支护和可伸缩性U型钢架及信息化施工等综合大变形控制措施和施工技术,有效地控制了隧道围岩大变形。通过支护结构受力监测,以及拱顶、水平收敛累计沉降量与沉降速率监测,验证了所采取的大变形控制技术的合理性,对鄂西复杂高地应力软岩隧道大变形控制技术作了有益的探索。     

混凝土面板堆石坝挤压墙技术概述

随着挤压墙技术在面板堆石坝施工中的大范围应用，挤压墙技术受到越来越多的设计和施工人员的重视。调查搜集了国内外十多座使用挤压墙技术的典型工程有关资料，对挤压墙的布置和尺寸、混凝土的材料性能和要求、挤压墙与混凝土面板接触面的处理、挤压墙对混凝土面板的应力、变形及裂缝的影响进行了归纳、统计和分析探讨。     

三维激光扫描技术在面板堆石坝挤压边墙变形监测中的应用

为了分析挤压边墙的变形特性对混凝土面板的施工及应力变形影响,首次采用瑞士徕卡公司生产的ScanStationP40扫描仪对涔天河面板堆石坝挤压边墙进行3期扫描,将第1期扫描点云数据作为基准数据,将第2期、第3期扫描的点云数据分别与基准数据进行对比分析来获取挤压边墙的变形特性,然后与同期挤压边墙上的棱镜实测数据对比分析。结果表明挤压边墙中上部呈向下游位移的趋势,而下部呈向上游位移趋势;基于三维激光扫描的挤压边墙顺河向位移变化区域大于棱镜实测顺河向位移变化区域;挤压边墙中上部沉降较大,两岸沉降较小,挤压边墙处于变形发展阶段,尚不适合进行面板施工;2种监测手段得到的挤压边墙变形趋势基本一致。说明利用三维激光扫描技术对面板堆石坝挤压边墙表面变形进行监测是可行的,可为类似工程提供参考。     

隧洞穿越高应力压密散体施工对策及其适应性分析

滇中引水工程狮子山隧洞处于F_Ⅲ-102和F₁₆断裂构造夹持带,地应力高,其D₁^l钙质页岩、炭质页岩呈散体压密结构。地质分析表明,区域地质挤压构造残余高地应力是隧洞大变形的主要动力源,低抗载性劣化破碎结构是隧洞产生失稳变形主要内因。现场揭示隧洞破坏形式主要表现为开挖卸荷失稳坍塌、掌子面挤出、支护严重挤压变形。针对高地应力条件下散体压密结构的围岩特性和典型破坏特征,提出施工应遵循“预支护、快掘进、快支护、快闭合”的原则,并总结了适用于该地质条件的针对性施工对策:选用ST-20管棚钻机进行长15 m的Φ108 mm大管棚超前预支护施作与周边和掌子面围岩注浆加固;采取“及时强支护”并设置让压锚杆和长锁脚锚管抑制变形措施;施工期间加强围岩监控量测和围岩内部变形监测,实施动态控制,信息化施工。实践证明,隧洞穿越高地应力挤压破碎带时,采取对浅部围岩进行加固、主动支护与被动支护相结合的施工措施,能有效抑制围岩松动圈向深部发展与变形,有力保障隧洞安全顺利施工。     

太峪隧道斜井交叉口挤压变形段涌水处理技术

隧道涌水是隧道施工中常见的不良地质现象,尤其在隧道内临空面比较大的异形断面处出现大量涌水,将对隧道施工带来非常大的困难和险情。针对这一问题,根据太峪隧道变形裂缝实际情况,分析其原因并提出斜井交叉口地段的初期支护变形处理技术及施工注意事项,大大提高了施工安全性。同时,还对其它工程同类地质灾害处理具有一定的借鉴意义。     

高地应力环境下引水隧洞软弱围岩稳定性分析

以实际深埋软岩引水隧洞施工为背景,在对导致大变形的围岩压力性质认识和力学行为分析的基础上,结合室内实验、数值模拟手段、施工变形监测数据和围岩—衬砌接触压力现场试验,研究了隧洞开挖后洞周位移分布特征、围岩变形和支护受力随时间发展规律。研究结论表明:(1)大主应力方向为垂直方向的高地应力环境中,隧洞软岩大变形以挤压型变形为主;(2)开挖面和二衬对约束隧洞空间位移分布具有重要作用;(3)软弱围岩变形发展和支护受力具有明显的流变特性和时间效应,及时施加二衬能有效限制流变变形的发展。在研究基础上提出了一些施工中有益于控制围岩稳定性的建议。     

混凝土面板堆石坝施工期安全监测数据分析

混凝土面板堆石坝施工期大坝混凝土面板时常出现挤压破坏、面板裂缝、止水结构破坏等状况,损伤大坝坝体结构及防渗体系。文章根据尚溪河水库面板堆石坝防渗结构特征,结合施工期监测数据,对面板变形裂缝与影响因子间的关系进行分析。结果表明:混凝土面板的顶部变形、挠度、脱空、温度和钢筋应变等呈规律性变化,面板整体施工质量良好。混凝土水化热温升高引起的温度应力和干缩变形,是造成防渗面板裂缝的主要原因。     

隧洞典型断面围岩稳定性数值模拟研究与支护设计效果分析

隧洞开挖过程中,由于开挖卸荷及扰动的影响围岩出现大变形、局部塌方等工程地质灾害,严重威胁到施工安全及进度。本研究依托杨房沟水电站引水隧洞工程,选取了典型断面,开展了数值分析研究,获得了应力场、变形场和塑性区分布特征。通过有限元数值模拟方法,对不同类型围岩区隧洞开挖后围岩稳定性特征以及初期支护效果进行分析,为优化支护设计提供了合理的参数,为地下工程安全施工方案的制定提供了强有力的支撑。     

挤压边墙施工技术在板涧河水库中的应用

鉴于挤压边墙施工技术具有施工工艺简单、施工成本低、方便施工管理等优点,结合板涧河水库大坝挤压边墙施工的实际情况,介绍了挤压边墙的施工工艺及施工质量控制要点,为挤压边墙的设计及应用积累经验。     

连续梁支架预压及预拱度设置分析研究

结合兰新铁路第二双线某连续梁,阐述了铁路连续梁满堂支架法施工的搭设方案,通过建立有限元模型分析了支架变形,与实测值进行比较分析,提出了衡量支架变形可靠性的方法和参考依据。并对施工预拱度的合理设置,支架间距和荷载变化建立了关联。通过这种方式处理,对于更加精确的保证施工质量、成桥线形具有很重要的实际意义。     

秦岭特长隧洞超埋深强构造应力大变形处理技术研究

引汉济渭秦岭特长输水隧洞全长81.779 km,隧洞穿越秦岭岭南中低山区,地质条件极其复杂,断裂构造极为发育,且具有强构造应力。受复杂地质条件和地质构造的影响,秦岭隧洞1~#勘探试验洞主洞段施工中发生了不同程度的大变形,原设计围岩类别为Ⅲ类,实际施工过程中已经达到Ⅳ类和Ⅴ类,初期支护完成后变形严重。多处变形量超过10 mm/d,局部最大变形量达到了69 cm,给施工带来了极大的困难。对发生大变形段采取了二次套拱、加长锚杆、径向注浆、初支拆换、二次衬砌加强等措施进行控制。今后大变形段设计施工过程中,应通过加强超前地质预报与监控量测、提高支护设计参数、加大预留变形量来预防大变形的发生。     

小石峡水电站面板堆石坝挤压边墙低温季节施工

结合新疆小石峡面板堆石坝工程采用的挤压边墙施工实际,从挤压边墙混凝土配合比设计、施工工艺及质量保证措施几个方面来探讨低温季节挤压边墙施工技术,并提出了几点建议。