昔格达地层隧道变形特性曲线及变形机理研究

昔格达地层隧道围岩开挖后易风化,遇水即泥化等性质严重影响成昆线复线的快速安全施工,因此展开对昔格达地层隧道围岩变形特性曲线及其变形机理等研究具有一定的现实意义。文中通过现场调查,物理力学试验,现场监测,数值模拟和理论研究等手段对昔格达地层隧道变形特性进行深入研究。研究结果表明：昔格达地层隧道主要发生拱顶大变形、水平收敛大和仰拱突泥隆起等,围岩呈现中厚层状、互层状和薄层状等水平层理发育;含水率对昔格达地层隧道围岩的力学性质影响很大;黄色砂岩夹页岩围岩试样压缩模量最小;含水率对灰色页岩夹砂岩围岩试样的黏聚力影响最大,对浅灰色页岩夹砂岩围岩的内摩擦角影响最大;拟合现场监测和数值模拟下的变形特性曲线,得到昔格达地层隧道开挖围岩变形全过程曲线：开挖初期缓慢变形,开挖中期急剧变形,开挖中后期变形减缓和开挖末期变形稳定;同时推导出在弹性、塑性和松动区状态下的昔格达地层围岩变形公式,得到弹塑性昔格达地层围岩变形特性曲线以及四个阶段昔格达地层隧道各部位变形松动区轮廓。最后从力学变形本构模型、物理和化学等角度对昔格达地层隧道围岩变形的力学机理进行分析。     

浅谈昔格达地层隧道施工技术与安全控制措施

针对攀西地区第三系昔格达(N2X)地层隧道工程特性,以成昆铁路扩能改造工程米易至攀枝花段MPZQ-1标段(以下简称:成昆铁路米攀段)为例,详细介绍昔格达地层隧道施工技术与安全控制措施。     

考虑含水率的昔格达地层隧道围岩稳定及亚级分级研究

昔格达地层隧道围岩对水极为敏感,遇水泥化等现象,造成围岩变形过大,支护结构开裂崩解和掌子面掉块塌方等地质灾害。该文通过现场采集、室内试验、数值模拟、现场监测和理论分析等手段,在考虑含水率的基础上对昔格达地层隧道开挖围岩稳定及围岩亚分级进行深入研究。研究结果表明：含水率对昔格达地层灰色页岩夹砂岩的黏聚力影响最大,对浅灰色页岩夹砂岩的内摩擦角影响最大。当含水率达到25%时,隧道开挖产生的拱顶累计变形、仰拱累计变形、水平收敛累计变形及掌子面累计变形值及掌子面挤出变形值均有较大的突变;隧道仰拱隆起累计变形最大值>掌子面挤出累计变形最大值>拱顶沉降累计变形最大值>隧道水平收敛累计变形最大值。对岩性进行机理分析发现昔格达地层隧道围岩的亚分级物理力学特性基本上处于Ⅳ3、Ⅴ1和Ⅴ2围岩。除了2号土浅灰色砂岩夹页岩处于Ⅳ3外,其他土样都是属于Ⅴ级范畴。同时得到含水率修正后的昔格达地层隧道围岩亚分级的围岩特征、含水率范围和BQ值范围,并提出亚分级后对应的工程措施。研究所采用的方法和结果可为昔格达地层隧道安全快速施工提供指导。     

昔格达地层隧道局部浸湿失稳特征及突变预测研究

为研究"见风成粉、遇水成泥"的昔格达地层隧道局部侵湿失稳特征,开展室内土工试验测试含水率对昔格达地层力学性质的影响,应用数值模拟手段探究局部含水率变化的昔格达地层隧道围岩变形特征,引入局部突变理论,提出昔格达地层隧道围岩遇水软化稳定性判别方程,结合现场监测验证结果合理性。研究结果表明:昔格达地层围岩具有显著的水敏感性,其中浅灰色页岩夹砂岩原状围岩的力学性质受含水率的影响最大,当含水率超过敏感界限时,围岩迅速劣化,力学性质出现跳跃式下降;昔格达地层隧道环向局部含水率升高将导致隧道收敛变形加剧,其中拱顶及仰拱处围岩含水率达到30%时,拱顶沉降与基底下沉明显增大,边墙处局部浸湿对周边围岩的水平位移有较大影响,易引发围岩侵入建筑限界甚至突变失稳;纵向仰拱局部浸湿主要存在两种模式:端部浸湿的类悬臂梁模式与初支中部浸湿的类简支梁模式;类悬臂梁模式下,在低含水率下,围岩位移随着靠近浸湿部位而加速增大;在高含水率下,围岩位移随着靠近浸湿部位增长速率放缓;类简支梁模式下,浸湿中心处初期支护位移受含水率变化影响最为明显,拱顶竖向位移降低约64.2%,边墙水平位移降低62.5%左右,拱顶竖向位移降低约84.6%;中心两侧位移变化有所不同,靠近掌子面附近的围岩变形始终大于其他位置;基于昔格达地层围岩水敏感性与遇水软塑特性,建立围岩局部浸湿软化力学模型,导出的围岩稳定性判别方程在实际工程应用中具备可行性与较高的准确性;研究结果可为后期川藏铁路昔格达地层隧道的安全施工及稳定性评价提供指导。     

基于强度折减法的昔格达地层隧道稳定性分析

昔格达地层具有强烈的水敏性,在地下水作用下力学性能迅速降低,为隧道建设带来巨大的工程挑战。文章依托成昆铁路扩能改造工程米攀段桐梓林隧道,采用基于强度折减理论的数值分析方法,以定量的方式对隧道无支护的围岩稳定性进行评价,研究结果表明:(1)隧道特征点位移出现突变与计算不收敛是一致的;(2)昔格达地层隧道破坏由洞室两侧向拱顶扩展,最终延伸至地表引起整体式失稳;(3)当围岩含水率高于20%时,隧道稳定性急剧降低,在施工过程中应重点关注;(4)当埋深超过一定程度后,隧道整体安全系数增长趋势不明显。     

昔格达地层抗滑桩现场加载试验研究

地质条件极为复杂的西攀高速公路沿线广泛分布昔格达易滑地层，设计中大量采用抗滑桩支挡结构整治昔格达滑坡，为探求昔格达地层作为锚固段岩土所能提供的抗力特性，在永郎滑坡工点进行了现场试桩试验。本文详细介绍了昔格达地层抗滑桩现场试验目的、场地条件、试验设计及方法，通过对现场静载试验成果的分析，获得了昔格达地层抗滑桩受力的基本特性。     

攀枝花地区昔格达地层岩土工程特性

通过对攀枝花地区昔格达组粘土岩及粉砂岩的室内土工试验,分析了昔格达地层岩土工程特性,得出昔格达地层作为路基或建筑物边坡时,如果防水问题处理好,其自稳性较高。     

昔格达层填料动力特性试验研究

昔格达地层力学性质较差,同时广泛分布于地震频发的攀西地区,研究地震荷载作用下昔格达填料的动力特性具有非常重要的理论价值和工程意义。本文以攀西地区昔格达层填料为研究对象,研究了不同固结应力状态对昔格达土的动模量、阻尼比和动强度的影响,得出了昔格达土的动模量与固结应力比呈正相关,阻尼比与固结围压呈负相关,动强度随固结围压的增大而减小的规律。研究成果可以为类似工程提供参考和借鉴。     

攀西地区昔格达组粘土层工程地质特性

简要概述了攀西地区昔格达组地层的发育分布特征、形成原因、物质组成等,在大量现场试验和室内试验的基础上,分析了其基本物理特性、水理特性和强度特性,为"昔格达"地层分布区的工程建设提供了可靠设计参数。     

昔格达岩层中灌注桩承载力试验分析和计算

昔格达岩层的工程性质极为特殊,位于该岩层中的灌注桩的承载特性有着自身的特点,根据攀枝花地区新九试验工地的灌注桩轴向静载荷试验资料,分析了昔格达岩层中灌注桩轴向力、侧摩阻和端阻力的分布和发挥规律, 得出昔格达岩层中灌注桩的承载性状,并结合以往该岩层中灌注桩的静载荷试验资料和本次试验,对现行规范中的计算公式进行修正,提出灌注桩轴向承载力的经验计算公式,为在该地层中灌注桩的设计和施工提供依据.