富水断层破碎带隧道复合控制注浆加固技术分析

依托某隧道富水断层破碎带突水突泥地质灾害处治工程,阐述了断层突水突泥过程、水文地质特征、灾变机制、复合控制注浆方案、施工工艺及注浆效果评价等,提出富水断层破碎带突水突泥地质灾害复合控制注浆处治关键技术。     

断层破碎带深部区域地表预注浆加固应用与分析

为提高巷道穿越断层破碎带区域围岩强度,解决巷道坍塌失稳问题,并为后期巷道锚固支护提供基础,利用地表预注浆对顾北煤矿巷道穿越F104断层破碎带深部区域局部岩体进行加固。注浆前期表现出泄压特征,注浆压力无法上升;采用分段-间断-重复注浆策略,可使前期注入浆液固化充填大开度的吸浆通道,防止浆液过度扩散,并为浆液注入较小裂隙创造了条件,实现对目标区域充填密实度的最大化。注浆后断层破碎带中心段浆液结石体呈丝络状分布,偶见水泥结石体粗脉;两侧边缘岩芯的浆液结石体呈脉络状分布。注浆增加了围岩完整性,加强了破碎岩体的相互镶嵌作用,提高了巷道掌子面稳定性;地表注浆对区域围岩裂隙进行充填胶结,减少了裂隙自由面空间,泥岩渐近泥化得到有效遏制,间接提高围岩强度;极破碎围岩注浆后浆-岩结石体表现出类混凝土状特征。地表预注浆使巷道稳定性得到有效保证,极大提高了岩体的自身承载能力及抗变形能力,开挖成型巷道表面收敛位移及收敛速率显著减少。     

隧道断层破碎带超前帷幕注浆加固技术研究

山岭隧道穿越岩性复杂、节理发育的断层破碎带,为维护断层破碎带地段围岩的稳定性,降低隧道施工引起的坍塌失稳风险,常采用超前帷幕注浆对隧道断层破碎带进行加固。根据超前地质钻探探明了断层破碎带的规模,进行了注浆设计,采用数值模拟和现场实测验证了注浆加固效果。工程实践证明,超前帷幕注浆是一种维护围岩稳定、保证隧道施工安全的工程措施。     

井筒富水基岩破碎带地面预注浆技术

井筒基岩破碎带强度低。厚度大且含水丰富,结合典型井筒工程,采用地面预注浆加固破碎带岩体。使用分支孔对注浆孔进行施工;根据注浆深度、段高的划分、注浆压力等确定注浆量,破碎带堵水率达到99.5%,起到了很好的加固堵水效果,为其它类似井筒注浆施工提供了宝贵经验。     

隧道穿越富水断层破碎带帷幕注浆形式研究

为解决隧道穿越富水断层破碎带时围岩失稳、突涌水难题,依托黑白面将军山隧道穿越F2断层工程施工,通过数值模拟,研究了无注浆、超前半断面帷幕注浆、超前全断面帷幕注浆等3种注浆形式对隧道围岩变形和支护结构受力的影响规律。研究结果表明：1）相比于无注浆,超前全断面帷幕注浆能减少38.7%的拱顶沉降和41.3%的拱底隆起,拱顶最大拉应力和最大压应力分别减小了65.1%、50.9%,衬砌背后水压力分布较为均匀,最大水压力为1.94 MPa;2）超前半断面帷幕注浆能减少23.9%的拱顶沉降和13.8%的拱底隆起,也能减小最大拉应力和最大压应力,但拱脚处拉应力增大到10.34 MPa时,下半断面水压力较大,最大水压力为2.20 MPa;3）超前半断面帷幕注浆形式在开挖断面上方围岩稳定性较差、下方围岩稳定性较好的情况下,也可以采用。     

泥水盾构穿越富水破碎带掘进参数研究

依托珠三角水资源配置工程某隧道破碎带区间,结合该工程的地质与水文状况,对地质破碎带区间段超前地质预报、注浆加固技术、管片结构与防水施工技术进行了探讨,并对泥水盾构在初入破碎带掘进参数进行了分析。通过研究为类似盾构破碎带施工工程提供经验,保证施工进度和施工安全。     

高速公路隧道穿越断层破碎带施工技术探讨

麻(城)武(汉)高速公路大别山隧道出口段穿越断层破碎带时围岩破碎、掉块严重、裂隙水发育,施工中通过超前地质预报对地质情况进行预判,采用超前小导管辅以水泥-水玻璃双液注浆止水加固、正台阶法开挖的施工方案,取得了良好的工程效果。     

铁路隧道穿越富水断层破碎带施工技术研究

富水断层破碎带地质条件特殊,于该处组织地铁隧道建设工作时难度较大,易在多重因素主导下引发安全事故.本文结合工程实例,以富水断层破碎带的地质状况为立足点,分析施工期间突泥突水事故的具体成因,提出相适应的施工技术,实测结果表明施工质量可满足要求,所提内容具有参考价值.     

隧道断层破碎带施工技术探析

隧道轴线与断层构造线有几种位置关系，本文结合断层破碎带与隧道的位置关系，介绍了隧道穿越断层破碎带的开挖技术和支护方式。     

富水断层破碎带隧道施工方案及参数优化研究

为解决富水断层破碎带隧道工程施工的变形和止水问题,以荼斜隧道断层破碎带F1～F3段施工为研究对象,运用了数值模拟与现场变形监测的方法,研究了不同参数设置工况下超前小导管注浆技术的加固支护效果,并对注浆加固施工方案参数进行了优化。研究表明,选取超前小导管注浆法施工方案能够起到超前预加固、超前止水和超前支护的作用,同时能在施加注浆后与钢拱架共同工作,形成稳定的受力结构;富水断层破碎带围岩范围内,拱顶沉降曲线和水平收敛曲线表现为抛物线型“下凹”;增大注浆厚度,可以有效改善隧道拱顶沉降、水平收敛;增加拱顶注浆范围,在一定程度上可以改善隧道拱顶沉降、水平收敛,但改善的幅度有限。     

深井煤层巷道围岩控制技术及试验研究

分析深井煤层巷道围岩变形特征和支护失效的原因，提出此类巷道的内外结构耦合平衡支护原理。对深井煤层巷道的围岩控制，必须有较高强度的支护结构参与巷道开掘后围岩应力的调整过程，减少围岩内部煤体强度损失。在巷道周围应尽快形成稳定内部承载结构，这样才能缩小围岩塑性流动区的范围，维护巷道的稳定。进行工业性试验，取得较好效果。     

断层破碎带大断面巷道的安全监控与稳定性分析

断层破碎带岩性复杂,巷道压力显现规律多变。对巷道过断层破碎带的监控量测能够及时掌握断层破碎带围岩的变形与支护结构受力信息,评价各种支护所取得的效果及判断施工方案的合理性。淮南矿区顾北煤矿南翼回风大巷穿越断层破碎带,区域地质条件复杂,受构造运动影响,围岩内赋存高水平地应力,巷道处于深部大规模松软围岩内。为研究施工期和运行期巷道围岩的稳定性演化规律,对围岩表面位移、深部位移、锚杆和锚索锚固力及支架压力的变化和分布规律进行监控量测。监测结果显示:(1)由于受F92大断层的水平剪切和挤压作用,与顶拱和两肩相比,巷道两帮的水平位移较大,而锚杆受力较小,锚固作用得不到有效发挥,因此,在F92大断层附近增大了锚索和注浆的支护强度;(2)围岩表面位移和深部位移的监测结果均呈现"底臌变形大于两帮收敛大于拱顶下沉"的分布规律,显示出底板是巷道支护的薄弱环节,因而提出应用底角注浆锚管和帮脚锚杆抵抗底角应力集中区的剪切滑移,底板锚索和底板注浆增强加固底板,提高底板岩体抗剪强度的支护修改方案,底臌量得到有效控制;(3)U型钢支架压力的监测结果显示,围岩作用于U型钢支架上的压力仅为0～0.24MPa,远小于0.4MPa的支架设计承载能力,说明巷道稳定主要是依靠锚注支护来维护,而U型钢支架的作用主要是巷道施工过程中工作面的安全防护。通过对监测结果的分析,为巷道的信息化施工和设计方案的优化调整提供依据。其监测分析成果也可为类似复杂条件下巷道的开挖支护设计和施工提供参考。     

高速公路乌鞘岭隧道穿越F4断层破碎带涌水塌方工程对策研究

针对高速公路乌鞘岭隧道穿越 F4断层破碎带发生的涌水塌方事故,结合地质情况和涌水塌方特征,采用地质勘察、现场实测、理论分析等研究方法,探讨乌鞘岭隧道涌水塌方机制及其导致的初期支护破坏的原因,分析其与断层破碎带围岩、地下水、地质构造之间的联系。本段涌水塌方属于断层破碎带引发的泥砾石型突涌灾害。在此基础上,研究涌水段和掌子面的支护设计及施工组织方案,提出相应的工程对策。现场监测结果显示,处治措施实施后,取得较为满意的效果,保证了复杂地质条件下隧道施工的安全。对类似条件下的隧道修建具有重要的指导作用和参考价值。     

灰岩角砾岩破碎带涌水综合注浆治理

灰岩角砾岩破碎带涌水是岩溶隧道建设中经常遇到的地质灾害,由于破碎带围岩稳定性较差且具有较强的不均一性,与一般的裂隙岩体涌水相比,其治理难度较大。针对中梁山隧道角砾岩破碎带高压大流量涌水,进行涌水地质分析和含水区域的瞬变电磁探测,对地下水的来源和通道进行深入分析,在此基础上提出并实施先分流泄压后浅层加固、上下分区治理、深部帷幕和堵排结合的综合治理方案,通过选择适当的注浆材料和配套工艺,取得较好的治理效果。为避免注浆压力可能造成的破碎围岩变形和失稳,在注浆过程中进行围岩变形和涌水量的动态监测,结合注浆过程深入分析其变化规律,较好地解决注浆过程中的围岩稳定性控制难题,实现涌水治理的信息化施工。     

巷道围岩裂隙演化规律及渗流灾害控制

 地下水渗流导致巷道掘进工作面突水或成巷段支护失效的灾害在煤矿时有发生。基于泥岩全应力–应变加载过程的渗透特性试验研究,分析掘巷影响区不同时空条件下巷道岩体裂隙的渐次发育过程,揭示巷道围岩渗透特性的动态演化规律以及轴向、径向和环向3个方向的渗流特征。该规律对注浆孔深、间排距、注浆时机等控制渗流灾害的注浆参数设计具有明确的指导作用。进一步分析防止渗流泥化灾害的最佳注浆时机和合理注浆孔布置等渗流灾害控制关键参数,提出控制泥质巷道围岩防止渗流灾害的注浆稳定技术。该技术可用于指导渗水威胁条件下的巷道围岩施工,实现减缓或消除渗流灾变。在一穿断层导通砂岩含水层的煤矿开拓巷道工程中应用该技术,有效地控制了渗流灾害。     

穿越断层破碎带隧道动力响应特性分析

 通过数值分析和振动台模型试验相结合的方法,研究穿越断层破碎带隧道在地震荷载作用下横向内力分布和纵向动力响应特性。结果表明：围岩条件是影响衬砌地震内力的重要因素,围岩越差,地震作用产生的内力越大,其抗震性能越差;在横断面方向,不同围岩条件下衬砌内力均在共轭45°方向最大,为隧道抗震最不利位置;在纵断面方向,隧道位于围岩与断层破碎带接触面时,衬砌地震内力急剧增大;当隧道断面沿纵向远离断层破碎带一定距离后,其内力趋于一个稳定值。研究结果可为穿越断层破碎带隧道结构抗震设防提供参考。     

隧道开挖的围岩损伤扰动带分析

在给出隧道开挖损伤扰动带的概念、主要影响因素基础上,提出了隧道开挖损伤扰动带的力学、渗流特征及表征方法。在现场实测基础上,利用数值法研究了隧道开挖后的不同开挖方法的变形、渗流场变化规律。结果表明:开挖损伤主要决定于隧道开挖方法;隧道开挖引起的渗流影响边界大于力学影响边界。研究结果有助于合理地建立隧道开挖问题的流固耦合模型。     

穿越断层破碎带隧道合理抗震设防长度研究

 通过动力分析和振动台模型试验相结合的方法,研究穿越断层破碎带隧道在地震作用下沿纵向的动力响应特性,当隧道位于围岩与断层破碎带接触面附近时,衬砌地震内力和应力急剧增大;当隧道断面沿纵向远离断层破碎带一定距离后,衬砌地震内力和应力逐渐趋于一个稳定值。研究表明：断层与隧道轴线夹角为35°～90°时,穿越断层破碎带隧道合理抗震设防长度为隧道跨度的3.5倍,该研究成果可为隧道工程抗震设防提供参考。     

穿435 m落差断层大巷的地质保障及施工控制技术

 以穿过435 m落差、140 m宽度断层带的主运输大巷的安全开掘为工程背景,研究特大断层区巷道施工地质保障及围岩控制技术。在断层岩性组成、断层岩芯剪切滑动面擦痕特征、断层导水特性及现代活动性等研究的基础上,结合区域地质分析判定穿该断层区域巷道施工不会遭受到断层突水威胁,施工的关键在于巷道顶板安全控制,针对性地提出化学浆液预注浆控制迎头空顶区岩体垮冒技术。如何防止超大范围断层破碎带内松散泥质岩体渗水泥化则是成巷后的最大技术问题;高强预应力锚杆支护和滞后强化注浆技术相结合可有效防止泥化,实现巷道长期维护。针对顶板状况设计两种技术方案,采取分步实施的动态施工工艺,在围岩顶板空顶自稳时间很短时,采取超前预注浆和喷层、架棚、注浆、锚杆组合技术方案;在围岩空顶自稳期间允许施工锚杆时,采用锚杆、注浆和关键部位锚索加固方案,保证了巷道的施工安全和长期稳定。