浅谈公路隧道软弱围岩大变形加固措施

对于某些隧道要完全搞清隧道周围围岩地质情况,目前,不论是国内外的技术现状还是经济方面都是不现实的。为此,地下工程施工存在很多不可预知的地质情况和地质灾害,这便导致了隧道的变形和塌方时常出现。为了防止隧道变形的进一步发展导致隧道塌方,掌握围岩变形的机理、常用处理措施和手段显得异常重要。     

跨断层隧道围岩渐进性破坏模型试验及数值模拟

 断层及其破碎带是隧道开挖过程中常见的不良地质现象,也是围岩不稳定且容易出现事故的地段。以山区隧道施工中常见的IV级围岩为参照对象,利用地质力学模型试验和数值模拟研究跨断层隧道施工过程中围岩的渐进性破坏过程及其受力变形特性。研究结果表明：(1) 位于拱顶之上的断层下盘岩体在隧道开挖后呈悬挑状态,且在靠近断层部位易出现拉裂缝;(2) 隧道开挖使得上覆荷载向隧洞左、右两侧转移,从而导致拱腰以下的岩体往往率先剪切破坏,尤以断层下盘一侧岩体为甚;(3) 隧道开挖将引起围岩应力重分布,若调整后的围岩应力超出岩体自身强度极限时,洞周岩体就会塌落成拱,且位于塌落范围内的岩体切向应力呈“跌落式”下降,此特征可用于判断岩体塌落范围;(4) 隧道开挖后,由于断层的阻隔作用,岩体应力在跨越断层上、下盘时呈不连续、非线性分布的特征。     

深埋隧道围岩损伤破坏模式的数值试验研究

深部岩体具有内禀特性。在开挖过程中,由于应力重分布导致围岩损伤破坏,传统岩体力学未能有效揭示其破坏机制。随着细观损伤岩体力学的发展,采用损伤观点解决深埋隧道围岩破坏问题逐渐显示出其优越性,但目前仅在均质性假设的基础上对应力状态和破坏判据进行研究,缺乏对其破坏全过程的相关研究。采用RFPA2D软件对通渝隧道二叠系栖霞组岩性为石灰岩且埋深超过1 000 m的K22＋029断面在开挖过程中围岩的渐进破坏过程进行模拟,使用EMS–2型工程多波地震仪实测围岩破坏前、后波速的变化,定量模拟计算围岩损伤度的变化,揭示深埋隧道围岩破坏过程的损伤演化特性及损伤破裂过程中声发射、剪应力及岩体纵波波速等因素的变化特性,得出深埋硬岩隧道以拉剪型破坏为主,围岩破坏顺序依次为拱顶开裂→左、右拱肩裂纹扩展→左、右拱肩围岩深部裂纹;损伤过程中声发射事件数与围岩损伤程度近似成正比关系;损伤围岩表现出明显的非线性特性和损伤局部化特征。所得结论对于隧道施工支护具有指导意义,也为揭示深埋隧道围岩破坏机制进行有益的尝试。     

重庆地区地下洞室围岩变形破坏及围岩压力特点分析

本文针对重庆地区开发地下空间资源的特点，概述了工程地质条件，结合实例分析了不同形式的围岩变形破坏机理和围岩压力特点，并就有关问题提出一些看法。     

深埋隧道围岩损伤破坏模式的数值试验研究

 深部岩体具有内禀特性。在开挖过程中，由于应力重分布导致围岩损伤破坏，传统岩体力学未能有效揭示其破坏机制。随着细观损伤岩体力学的发展，采用损伤观点解决深埋隧道围岩破坏问题逐渐显示出其优越性，但目前仅在均质性假设的基础上对应力状态和破坏判据进行研究，缺乏对其破坏全过程的相关研究。采用RFPA2D软件对通渝隧道二叠系栖霞组岩性为石灰岩且埋深超过1 000 m的K22+029断面在开挖过程中围岩的渐进破坏过程进行模拟，使用EMS–2型工程多波地震仪实测围岩破坏前、后波速的变化，定量模拟计算围岩损伤度的变化，揭示深埋隧道围岩破坏过程的损伤演化特性及损伤破裂过程中声发射、剪应力及岩体纵波波速等因素的变化特性，得出深埋硬岩隧道以拉剪型破坏为主，围岩破坏顺序依次为拱顶开裂→左、右拱肩裂纹扩展→左、右拱肩围岩深部裂纹；损伤过程中声发射事件数与围岩损伤程度近似成正比关系；损伤围岩表现出明显的非线性特性和损伤局部化特征。所得结论对于隧道施工支护具有指导意义，也为揭示深埋隧道围岩破坏机制进行有益的尝试。     

软弱围岩隧道变形预测与安全性研究

对当前大变形预测现状进行了概述，指出根据弹、塑性理论预测开挖条件下软弱围岩是否屈服对于软弱围岩大变形预测来说是不够的。并在此基础上建立了等维灰数递补的修正GM（1，1）模型，对工程实例进行验证，取得了令人满意的结果，预测值精度有了明显提高，说明灰色建模的数据取样越接近预测点得到的模型预测值也越接近实际值，该模型能更真实地反映围岩的变形规律。     

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。     

重庆地区地下洞室围岩变形破坏及围岩压力特点分析

本文针对重庆地区开发地下空间资源的特点，概述了工程地质条件，结合实例分析了不同形式的围岩变形破坏机理和围岩压力特点，并就有关问题提出了一些看法。     

隧道围岩变形及裂缝原因浅析

通过资料收集及现场岩土勘察,对晋中某隧道在掘进98 m后,洞顶上覆土体发生沉降变形,洞体出现塑性变形及两侧拱腰处出现裂缝的原因进行了分析,并提出相应的治理措施,以解决隧道开挖过程中的围岩变形和裂缝等问题。     

岩溶隧道围岩水力破坏机制研究

 将不同围岩结构岩溶隧道的水力破坏模式划分为：(1) 非贯通盲端裂纹的扩展;(2) 贯通裂纹的横向扩展;(3) 隔离体岩块的失稳;(4) 溶洞岩壁整体失稳。分析各种破坏模式的力学机制,采用断裂力学方法分析非贯通盲端裂纹及贯通裂纹的横向扩展条件,将非贯通盲端裂纹视为“无限大”体中的片状裂纹,用Green和Sneddon的求解结果计算裂纹起裂条件;将隧道–溶洞岩壁上裂隙视为岩板上贯通裂纹,按照复变函数推导出的Westergaard解计算裂纹起裂条件。采用基于赤平投影与实体比例投影的极限平衡法分析隔离体岩块的失稳机制,给出考虑水压力作用的极限平衡计算公式;采用强度折减法分析溶洞岩壁整体失稳的破坏特征。针对各破坏模式给出防治措施,研究结果可为类似工程提供参考依据。     

隧洞围岩损伤演化与时效破坏过程的模拟分析

依据对岩石长期强度的认识,基于环境因素影响下岩石强度、弹模等物理力学性质随时间劣化及其内部细观损伤积累等观点,应用RFPA数值模拟方法,模拟了隧洞围岩的时效破坏过程,并与相应的物理模型试验结果进行了对比。隧洞数值模拟试验得到了拱顶、拱底以及两侧帮的时效变形特征曲线,与实际物模试验结果表现出了较好的一致性,并且发现隧洞围岩宏观破坏是细观损伤实时演化及逐步积累的最终表现。进一步模拟分析了侧压系数对隧洞时效变形破坏特性的影响,模拟结果显示,随着侧压系数的增大,隧洞左右边墙间的闭合位移逐渐增大,而隧洞拱顶拱底间的收敛位移随侧压系数的增大逐渐减小,并对隧洞围岩的局部的细观损伤演化过程及宏观时效破坏模式做出了清晰的解释。     

软弱围岩的施工方面的处理措施

本文结合项目实例,论述了软弱围岩的施工方面的处理措施,值得业内人士参考。     

隧道围岩变形监测及分析

结合广州增从高速公路桃园1号隧道工程,介绍了一种单独利用隧道收敛计量测周边位移和拱顶下沉的三角形量测法,重点论述了监测数据的处理分析方法,即通过选取比较最优回归分析模型,最后得到拟合结果.以监测断面ZK55+200为例,运用上述方法,判断围岩稳定性以及二次施工时机.     

隧道围岩失稳的突变理论分析

通过探讨隧道围岩体发生塌方失稳破坏的机理,建立了隧道发生塌方失稳的突变模型,该模型可较好地解释隧道穿越软弱围岩时拱项常发生大范围塌方的现象,具有较好的实用性.据所建立的突变模型,从刚度比、水致弱化系数比、几何-力学参数等参数进行了隧道围岩稳定性的突变分析,分析结果表明,水致弱化函数、几何参数、刚度比对软弱围岩体稳定性有很大的影响,分叉集上的点的是系统产生失稳的点,系统受外界环境和内部性质改变时,则系统将跨越分又集,产生突变失稳.通过深埋隧道围岩稳定性的突变理论分析,从地下水防治、超前支护、控制爆破及监控量测方面提出了深埋隧道穿越软弱围岩体引起塌方的预防控制措施,对于隧道施工具有很好的指导意义.     

大跨径隧道围岩的快速分级与稳定性分析

通过某高速公路大跨径隧道的现场实勘,采用BQ围岩分级和CSIR分类法对将要变更隧道段围岩快速动态分级,结果表明,围岩质量好于Ⅳ级但是比Ⅲ级稍差。采用赤平极射投影和实体比例投影法对本段隧道定性定量分析,结果印证拱顶不稳定结构体为可能塌落体积为44.4 m³斜四面锥体落石。对围岩位移与支护结构应力的数值分析结果亦表明最大位移出现在拱顶,两种分析结果相互印证。据此对施工隧道进行了设计变更和优化,获得了良好的效果。     

V级围岩隧道施工新方法围岩特性研究

对于V级围岩大跨偏压小净距隧道,传统的施工工法双侧壁导坑法有时并不能满足施工要求,本文以浙江路湾隧道工程为依托,以导坑分步开挖法的新工法为背景,利用ANSYS、FLAC有限元软件分析偏压程度对新工法围岩变形的影响情况,继而给施工一定的指导作用。     

深井围岩破坏机理与稳定性分析

针对深部工程岩体在开采过程所表现出的非线性和动态演化力学行为,从岩石局部化变形机理和分岔行为角度出发,对深部工程岩体在开挖卸荷环境下的破坏机理进行初步探讨,有效的解释了深部工程岩体非线性力学破坏现象.并利用能量方法对深井围岩失稳机理进行了分析,为定性和定量地分析深井围岩系统的稳定性提供理论依据.     

水工隧洞围岩类别与岩石抗力系数的关系

水工隧洞围岩的选择一般取决于隧洞过水量以及围岩所受压强的大小。本文从水工隧道的具体施工出发,以力学为分析工具,具体论述了围岩的选择与岩石抗力系数的具体关系。     

断层错动作用下隧道衬砌围岩破坏机理研究

依托西南地区某跨断层隧道工程背景,对断层错动下隧道围岩结构影响开展相似模拟试验和数值模拟研究.综合工况及试验条件,对一般三维模型装置和光纤监测布置等进行设计,试验装置可以更好地反映断层蠕滑错动作用下衬砌-围岩-断层带的动态关系及衬砌结构的损伤破坏特征.结果表明,隧道结构对围岩体有一定程度的"追随性"和"抑制性",断层错...     

深埋隧道围岩及支护结构稳定性分析

运用FLAC3D应变软化模型,模拟分析了共和隧道深埋段某断面围岩及支护结构稳定性以及围岩塑性区的变化特点,结果表明:(1)拱顶位移>拱腰位移>拱脚位移,拱顶最大位移量约20 mm,底板有膨胀现象,但其绝对位移较小,为4.5 mm;(2)随着掌子面的向前推进,模拟特征断面上围岩及支护结构的位移及应力均有所增加;当掌子面与特征断面之间的距离大于30 m时,特征断面上各特征点的位移及应力基本趋于稳定,拱顶、拱腰和拱脚的位移收敛值分别为18 mm、15 mm及10 mm,竖向应力收敛值分别为31 MPa、22.5 MPa及7.5 MPa,水平应力收敛值分别为8.1 MPa、6.0 MPa及2.5 MPa。