隧道断层破碎带围岩稳定性影响分析

针对某公路隧道断层破碎带发育情况,分析了影响隧道断层破碎带围岩稳定性因素,并基于有限元MIDAS-GTS分析软件,采用摩尔—库仑模型,对隧道进行了分步开挖数值模拟,研究了断层破碎带处位移特征及应力特征,得出了一些有意义的结论。     

宽大断层构造破碎带内隧道施工稳定性分析

以穿越断层构造破碎带的哨房丫口隧道为工程背景,应用数值模拟方法,对枯水期、正常降雨、丰水雨季3种工况下隧道围岩位移变形规律和应力应变特征进行分析,结果表明,在3种工况下隧道开挖至断层构造破碎带约15m时隧道拱顶竖直位移和最大应力开始增加,越靠近构造带位移和应力越大,当进入构造带与围岩交界位置时,位移和应力达到最大值,远...     

隧道穿越断层破碎带突水涌泥围岩质量分级

隧道穿越断层破碎带常会发生突水涌泥灾害。文章以延崇高速公路(北京段)玉渡山隧道为工程背景,采用调查问卷咨询现场技术指导和专家组成员,建立各层次影响因素判断矩阵,采用AHP-Fuzzy法对隧道穿越断层破碎带突水涌泥围岩进行质量分级。研究结果表明:(1)建立了适用于隧道穿越断层破碎带突水涌泥围岩质量分级体系;(2)运用Fuzzy法得出反映各因素对围岩质量分级的影响程度的隶属度矩阵;(3)得出玉渡山隧道区间强风化破碎砾岩、泥质白云岩的质量等级分别为Ⅴ级和Ⅳ级,研究成果可为相关隧道围岩分级工作提供参考。     

软弱围岩及断层破碎带隧道施工技术分析

在研究中以软弱围岩及断层破碎带隧道施工技术为核心,列举工程案例,分析软弱围岩及断层破碎带对隧道施工的影响,明确软弱围岩及断层破碎地带隧道施工技术,优化施工流程,提高隧道工程综合质量水平,并为相关研究人员提供一定的借鉴和帮助.     

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…     

断层破碎带隧道衬砌受力特性研究

为了分析断层破碎带隧道衬砌的受力特性，为断层破碎带隧道衬砌的设计与施工提供理论指导，结合兰州-临洮高速公路新七道梁隧道这一实际工程，开展了一系列研究工作，并得到了一些有益的结论。(1)对新七道梁隧道的施工过程进行了现场监控量测，并采用单因数优选法对监测到的洞周收敛变形进行了回归分析，模拟了洞周的变形规律，进行了信息反馈。(2)根据实测的收敛位移和拱项下沉量，采用平面应变边界元程序BMP90进行了位移反分析，得到了初始地应力侧压系数和围岩的等效弹性模量。(3)推导了围岩的弹性、弹塑性二次、三次应力状态及位移状态，得到了径向应力与切向应力随距洞周距离增加的变化规律。(4)用8节点等参元将分析范围离散化，同时用推导出的6节点曲边节理单元模拟复合式衬砌中间的防水层，采用二维弹塑性平面应变有限元法，用8个阶段模拟了隧道的实际开挖修建过程，分析了防水层的考虑与否对计算结果的影响。(5)选取包括断层破碎带和断层影响带在内的沿隧道纵向300m的计算区域，用8节点六面块体单元将计算区域离散化，同时用推导出的8节点三维节理单元模拟隧道衬砌的变形缝，采用三维弹塑性静力有限元法模拟分析新七道梁隧道各个施工阶段以及建成后围岩和衬砌的受力与变形状态。通过分析比较不设置变形缝、在断层破碎带中间设置一条变形缝、在断层破碎带起止处设置2条变形缝等3种工况的计算结果，可得以下几点：①断层破碎带处的坑道变形和围岩塑性区均明显比非断层破碎带处要大；②由于断层破碎带的影响，初期支护、二次衬砌内力的增加幅度约为100％～30％；③在断层破碎带施做变形缝能够明显起到释放衬砌和围岩中变形能的作用。(6)采用子空间迭代法对有限元体系进行了振型分析，得到了有限元体系的特征值、自振周期和1～5振型的自振形式。(7)对计算区域进行了三维弹塑性八度地震区地震响应分析。通过分析比较不设置变形缝、在断层破碎带中间设置1条变形缝、在断层破碎带起止处设置2条变形缝等3种工况的计算结果，可得以下几点：①在地震作用下，初期支护和二次衬砌的强度检算均为受拉控制；②在断层破碎带附近，地震响应呈明显的放大趋势；③在断层破碎带或围岩变化处，隧道衬砌宜设置变形缝，这样能够有效降低隧道衬砌的内力；④从内力的计算结果来看，在地震作用下衬砌中的内力基本上按50m的间距周期变化，所以为了达到减震的目的，变形缝的间距宜设置为50m：⑤在隧道的抗震设计规范中，规定抗震设防段只包括洞口段、浅埋段和偏压段，但是通过本文的研究可以看出，这一规定是值得商榷的，至少还应包括断层破碎带段。     

隧道穿越断层破碎带震害机理研究

首先对汶川“5.12”等各次大地震中跨越断层破碎带隧道震害进行了资料调研,然后通过振动台模型试验及数值计算对跨断层破碎带隧道的动力响应进行了研究,研究内容主要包括围岩与隧道结构的加速度响应特性、地层变形及衬砌结构内力分布规律等。分析结果表明：震害调研结果、振动台模型试验和数值模拟结果有较好的吻合性,穿越断层破碎带隧道在地震中易于产生破坏;隧道断层带段围岩有较大的加速度响应特性,加速度响应在断层接触段不连续;地震过程中断层带段隧道结构对地层具有明显的追随性和依赖性;断层带隧道错动破坏主要由断层带隧道围岩与较好段围岩位移不同步性而造成的位移差值引起,且位移差值与断层带和隧道较好围岩类型有关;隧道断层破碎带段与较好围岩段衬砌结构横断面具有基本相同的内力分布规律,衬砌内力在共轭45°方向最大,但断层破碎带段衬砌具有最大的内力峰值,更易于在地震过程中产生破坏等。以上成果对于合理认识跨越断层破碎带隧道的地震响应特征具有重要意义,可为隧道实际工程设计和施工的抗震设防提供宝贵的基础资料。     

隧道断层破碎带受力特性与预注浆加固技术研究

为研究隧道断层破碎带的受力特性，本文通过选取某隧道断层破碎带的最不利受力试验段，分析了实际工程的受力变形规律，提出了预注浆加固措施并进行了加固效果验证，研究结果表明：根据隧道洞顶不同程度的涌水量，开挖过程中断层破碎带的受力规律具有明显分界，围岩与初支接触间压力释放较快，与拱顶下沉的比值呈现幂指数下降并逐渐趋于稳定的趋势，同一位置拱顶处的锚杆轴力与围岩位移呈现正比例线性关系。最后通过预注浆加固技术的实施及拱顶下沉监控结果发现，隧道预注浆加固技术对断层破碎带的变形具有很好的控制作用。     

某隧道横穿断层破碎带围岩稳定性评价

采用FLAC3D有限差分软件,以实际工程案例为背景,建立三维数值计算模型,研究了隧道以不同角度横穿断层破碎带时的围岩稳定性。研究结果表明,断层以不同角度横穿断层破碎带时,隧道围岩变形存在较大差异。当隧道与断层破碎带正交分布时,隧道围岩受力变形较小,稳定性好,随着隧道与断层破碎带相交角度减小,碎岩围岩变形逐渐增大。     

高速铁路隧道穿越断层破碎带加固方法的数值模拟

高速铁路隧道具有大断面的特点，其穿越断层破碎带时更易引发围岩坍塌和涌水的发生。本文通过对某高速铁路隧道围岩的物理力学特性试验，得到其岩体力学参数，然后采用数值模拟计算方法，分析了断层破碎带对隧道稳定性的影响程度。最后，通过对关键部位的支护进行计算，表明喷锚支护能有效地抑制围岩位移，能保证隧道结构的稳定性。     

穿越破碎带的隧道围岩数值模拟及稳定性评价

结合西南地区已建的瑶寨隧道,利用连续介质分析方法(FLAC~(3D)),针对不同支护手段及开挖工况,对穿越破碎带的瑶寨隧道不同范围的隧道围岩岩体进行数值模拟。同时对比隧道施工过程中的位移监测数据,分析评价破碎带对围岩稳定性的影响,为采取合适的围岩支护方式提供依据。结果表明:破碎带的存在直接影响隧道在破碎带及周边一定范围的围岩稳定性,特别是破碎带附近拱顶、拱肩的主应力出现应力集中现象最为显著。因此在这些地方需加强围岩监测及掌子面超前地质预报,特别在应力集中的区域,加强初支及二衬强度,有效维护隧道安全。     

穿越断层破碎带深埋隧道围岩失稳的突变理论分析

在分析隧道开挖引起断层破碎带围岩失稳的基础上,认为深埋隧道断层破碎带围岩的失稳是一种突发破坏现象。根据总势能原理,建立了穿越断层破碎带深埋隧道围岩失稳尖点突变模型,推导出失稳的力学判据条件。分析结果表明,断层破碎带围岩的突发失稳与几何-力学参数ζ和综合刚度比k相关。最后以建中隧道修建过程中的三处典型断层破碎带为例,运用建立的尖点突变模型进行分析。分析结果与实际施工围岩情况一致。研究成果可为预防深埋隧道围岩失稳、采取合理的施工工艺和支护措施提供参考依据。     

连拱变厚度曲中墙隧道围岩稳定性研究

目前,国内外对连拱变厚度曲中墙隧道施工过程中围岩和支护的变形及破坏机理的研究成果很少.文章结合沪蓉西八字岭分岔隧道连拱段的工程地质条件和变厚度曲中墙结构设计特点,采用有限元程序模拟研究隧道动态开挖过程中围岩和支护结构的稳定性.研究成果表明:曲中墙上方围岩在开挖过程中应力变化较大,曲中墙厚度越大的断面,曲中墙上方围岩所受压应力越小,围岩发生塑性破坏的范围也越小,而曲中墙自身随着厚度的增大,所受的最大压应力也越小.最后,将该数值模拟成果与现场监测结果进行对比分析,其变化规律和现场实测结果基本一致.     

隧道断层破碎带围岩的监测与变形控制

详细介绍了某公路隧道断层破碎带地段围岩的监控量测内容和结果,并对量测数据进行分析,针对监测结果提出了围岩变形控制的相关措施,从而达到控制围岩变形和安全通过断层破碎带的目的。     

减震层减震原理及跨断层隧道减震技术振动台试验研究

通过波函数展开法给出平面SV波入射下深埋圆形隧道"围岩—减震层—初期支护—二次衬砌"减震结构的动力响应解析近似解,分析了减震层厚度、弹性模量对衬砌结构动应力集中系数的影响,并开展了跨断层隧道抗减震研究大型振动台模型试验,通过分析跨断层及其设置减震层后隧道衬砌动力响应特性和破坏形态,得到以下有益结论:减震层与围岩弹性模量比越低,减震层厚度越大,衬砌动应力集中系数越小;减震层与围岩弹性模量的最优减震比在1/10~1/20,最优减震层厚度不宜大于0.2 m;跨断层破碎带隧道设置减震层可以明显降低跨断层衬砌结构加速度峰值和衬砌动应变幅值;断层处隧道衬砌裂缝分布数量多、复杂,多集中于拱脚、拱肩,并分布有剪切错动引起的环向裂缝,设置减震层后,断层处隧道衬砌裂缝明显减少,衬砌受力得到明显改善;断层处地表出现了平行断层方向为主的的贯通裂缝和大量斜裂缝,说明断层处以剪切破坏为主,设置减震层后,地表裂缝明显减少。     

局部破碎带渗水条件下海底隧道稳定性的有限元极限分析

 以存在局部破碎带的青黄海底公路岩质隧道为例，考虑到海水的渗透性，采用有限元极限分析法分析海底隧道岩体注浆加固前、后的稳定性。计算结果表明，隧道整体是安全的，此种情况下，隧道衬砌原则上可按无水压设计，衬砌厚度与采用全水头设计相比可以大大降低。但当存在局部破碎带时，隧道安全系数降低，破碎带越宽，注浆堵水圈厚度越小，安全系数越小。与完整围岩破裂面位于两侧相比，含倾角45°破碎带围岩的稳定性最差。因此，必须做好破碎带的超前注浆堵水加固，以减少其渗水量，并对破碎带进行局部加固，此种情况下，隧道衬砌原则上可按有水压设计。     

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。     

海底隧道风化囊围岩-支护系统相互作用的流变时效研究

厦门海底隧道工程穿越四条断层破碎带,破碎带处洞体围岩软弱、破碎,岩石主要为风化破碎类花岗岩,其流变时效属性非常显著。通过对风化破碎类花岗岩试样进行流变试验研究,建立适合风化囊围岩特点的流变力学模型;再在考虑围岩流变时效的基础上,采用有限元数值模拟方法,开展风化囊围岩-支护系统的相互作用研究。研究表明:松散破碎岩体的流变时效作用明显,在隧道的设计施工中必须计入粘性蠕变的影响;风化囊区段的隧道二衬厚度采用60cm是合适的,不宜再过分增厚;为确保工程安全,开挖后立即施作初期支护,紧跟施作二衬支护。最后,阐述了围岩变形速率比值判别的施工变形控制方法,在判据认定的险情区段,必须实时加固,避免塌方。     

断层破碎带隧道围岩监测技术探析

隧道的稳定性是隧道设计与施工中重点考虑的部分,直接影响隧道在施工过程和后期使用的安全问题,而围岩松动圈是评价围岩稳定性的重要参数之一,针对公路隧道施工过程中出现的围岩变形,采用多点位移计法对隧道围岩松动圈进行了监测分析,获得多个深度的围岩相对松动位移量,及其随深度的变化规律和随时问的变化规律等重要信息。从而保证能有效的对隧道围岩的预警工作能正常进行。本文通过查阅大量的资料,对结合工程实际,对多点位移计监测技术、松动圈的监测技术等相关断层破碎带隧道围岩监测技术进行了详细分析,以保证预警工作能起到良好的效益。     

断层对隧道围岩稳定性影响的有限元分析

为分析断层与隧道相对位置及断层倾角对隧道围岩稳定性的影响,以石吉高速五峰山1号隧道为例,研究了基于断层特征下的围岩稳定性.结果表明,断层距离隧道2倍洞宽以内时,断层对围岩稳定性的影响较大.隧道两侧围岩位移的分布和变化趋势不再对称;隧道穿越断层对围岩稳定性影响最大,在拱肩时次之,在拱脚时较小;随着断层与隧道距离的减小,断层对围岩稳定性的影响增加;随着断层倾角的增加,断层上盘围岩测点竖向位移先减后增,下盘测点竖向位移先增后减.断层倾角为45.左右时,隧道围岩最为稳定.