深埋隧道软弱破碎围岩支护技术研究

以赣龙铁路隧道埋深300 m～320 m的Ⅴ级围岩段为背景,采用解析计算、数值计算和现场实测相结合的研究方法对大埋深条件下软弱、破碎围岩隧道的支护技术进行了研究。研究表明:在大埋深条件下,软弱、破碎围岩隧道的支护宜选择以提高围岩强度为主,适当提高支护力为辅的支护方法;利用管式锚杆兼作注浆管,通过注浆提高围岩强度和锚杆锚固力的锚注联合支护技术对大埋深条件下软弱、破碎围岩隧道有较好的支护效果。     

对破碎围岩施工技术的几点认识

软弱破碎围岩的自支护能力是比较弱的,甚至没有自支护能力。在软弱破碎围岩中施工最重要的是提高围岩的自支护能力,以保证开挖及后续作业的进行。提高围岩自支护能力的方法很多,本文着重说明的是坑道稳定性、围岩分级与支护结构之间的相互关系,以及提高围岩自支护能力的基本方法．以突出坑道稳定性、围岩分级与支护结构之间的相互关系在软弱破碎围岩施工中的重要地位。     

超大断面隧道软弱破碎围岩渐进破坏过程三维地质力学模型试验研究

为研究超大断面隧道围岩随埋深逐渐增加的渐进性破坏过程,通过大型三维均匀梯度加载地质力学模型试验系统和软弱破碎围岩及其支护系统相似材料的研制,开展大跨度隧道围岩随埋深逐渐增加渐进破坏过程的大比尺模型试验,真实再现全断面和台阶法开挖段周边围岩及掌子面保留段软弱破碎围岩渐进破坏的全过程。首先,以一定范围内埋深(200～1 020 m)的双线大跨度隧道软弱破碎围岩(铁路隧道V级)为研究对象,采用铁晶粉、松香、石英砂、重晶石粉以及聚四氟乙烯棒等原料研制出具有应变软化特性的软弱破碎围岩、初喷混凝土以及锚杆等相似材料,并配以能实现精细开挖和支护施作的微型设备及其配套工艺,通过可实现三面均匀同步加载的大型三维地质力学模型试验台架模拟隧道全断面和台阶法施工的全过程,并采用光纤光栅传感器、电阻式应变计、多点位移计以及微型压力盒全程监测隧道洞壁及其整数倍洞径(0～3倍)范围内围岩的应力、位移以及近区荷载的变化信息;然后,对隧道全断面和台阶法开挖段以及掌子面保留段围岩进行超载试验,按50 m埋深等荷加载改变隧道埋深,直至隧道全断面无支护段围岩开始出现明显破裂特征,然后再按20 m埋深等荷加载缓慢增加隧道埋深,直至隧道全断面和台阶法支护段初喷混凝土大面积破坏脱落。试验结果表明:(1)在埋深不断增加过程中,隧道围岩破坏区域呈渐进扩大趋势,全断面无支护段周边围岩最早发生破坏,然后依次扩展至全断面支护段初喷混凝土和台阶法支护段初喷混凝土,最终破坏区面积顺次由大到小;(2)无支护段围岩破坏区和支护段衬砌结构破坏区均主要集中在拱顶上方区域,是衬砌结构破坏和围岩塌落荷载的主要来源,两侧边墙也存在局部破坏区,自边墙上部至拱角部位破坏程度逐渐加剧;(3)在埋深增加过程中,支护段围岩位移增长率小于无支护段,应力和荷载增长率恰相反,支护结构承载效应明显;(4)超载过程中,围岩的破坏深度不断增加,尤其是拱部呈现动态压力拱现象,据此确定顶部加固范围在理论上具有可行性。研究的方法技术及结果将对类似工程研究具有一定的指导和借鉴意义。     

店塘边隧道软弱围岩破碎带施工技术

通过对店塘边隧道软弱围岩破碎带开挖方法的确定及相关施工工艺的叙述,介绍了开挖、支护、＋-i-~、防排水等用于软弱围岩破碎带的施工技术,为类似情况下的隧道施工提供参考和借鉴。     

钢拱架应力反分析隧道初期支护力学性能的研究

适时分析软弱破碎围岩段衬砌结构的内力状态是隧道动态施工中的关键性问题之一,对判断隧道施工安全状态和评价支护结构稳定性具有重要意义。考虑钢拱架已作为软弱围岩段公路隧道初期支护的重要形式,现通过分析隧道施工现场钢拱架支护的自身特点和受力特性,建立含有钢拱架和喷射混凝土的隧道复合初期支护的地基曲梁力学模型。然后运用地基曲梁相关理论,通过现场监测的钢拱架应力推求出隧道复合初期支护内力解析式,从而迅速得到隧道支护结构的应力集中部位。最后,经由台阶法施工的隧道工程实例运用表明,基于实测钢拱架应力求解隧道初期支护内力的解析研究是分析软弱破碎围岩段隧道支护力学性能的一种新方式,并能及时有效地为隧道现场施工安全提供直观、可靠的力学依据和技术支持。     

管棚预注浆技术在断层破碎带洞口中的应用

以沈应线公路隧道工程为例,介绍了浅埋段断层破碎带及富水地层中洞口超前大管棚的施工设计和施工工艺,总结了超前预支护技术在通过软弱围岩时的作用,以完善和推广管棚预注浆支护技术。     

基于结构变形的小净距隧道洞口段围岩稳定性分析

为研究小净距隧道洞口段围岩稳定性情况,依据角儿尖隧道数值计算及现场实测得到的围岩变形监测数据,从地表沉降、周边收敛、支护状态观察等方面对隧道洞口段围岩变形情况进行分析。结果表明:角儿尖隧道支护措施效果良好,围岩稳定;洞口遇软弱破碎围岩段,在后开挖硐室靠近已开挖隧洞的地表部位及已开挖隧道靠近后开挖硐室的边墙位置,注意支护补强。研究内容检验了支护措施的效果,指出了围岩薄弱部位,对类似工程研究有一定借鉴作用。     

紫坪铺水利工程1#导流洞软弱围岩段塌方处理措施分析

针对紫坪铺水利枢纽工程软弱破碎围岩段开挖中的工程地质问题，分析了1^#导流洞软弱破碎围岩中塌方形成的原因，探讨了不良地质条件的开挖施工方案，总结了软弱破碎围岩中塌方处理的总体思路与原则     

闭合支护体系在兰渝铁路软弱围岩隧道中的应用

以兰渝铁路LYS-2标段胡家湾隧道、马家坡隧道为背景,揭示了断层破碎岩体、上第三系粉细砂岩等软弱围岩地质特征和变形特征;分析了隧道软弱围岩大变形的产生原因,并提出了通过形成断面闭合支护体系控制软岩大变形的施工方法.结合现场上台阶临时仰拱法、CRD法施工,介绍软弱围岩隧道闭合支护体系的形成过程.实践证明,闭合支护体系应用于兰渝铁路LYS-2标软弱围岩隧道大变形控制中取得了较好的效果.     

软弱围岩隧道长管棚超前支护施工技术探讨

很多隧道工程所处地质环境复杂,隧道洞口段处于软弱围岩、浅埋、偏压等情况下,岩性条件比较差,通过应用管棚支护施工技术,能够有效提升隧道施工安全性。本文首先对软弱围岩概念和变形特征进行介绍,然后结合工程实例,对软弱围岩隧道长管棚超前支护施工技术要点进行探究。     

超大断面隧道软弱破碎围岩空间变形机制与荷载释放演化规律

 为研究不同施工工法和工艺组合条件下超大断面隧道穿越软弱破碎地层的围岩稳定性问题,以兰渝线两水隧道为背景,开展铁路双线隧道在软弱破碎地层中超大断面开挖的大比尺三维模型试验,真实再现台阶法支护开挖、台阶法和全断面毛洞施工的全过程。首先,基于现场较为破碎的千枚岩岩样基本力学参数室内试验结果,以松香、铁晶粉以及聚四氟乙烯棒等材料为原料,研制兼具低强度和弱黏结特性的软弱破碎围岩相似材料和初喷混凝土、锚杆等支护结构的相似材料,在最新研制的可实现三面均匀同步加载的大型三维地质力学模型试验台架上模拟隧道台阶法支护、全断面支护和全断面无支护施工的全过程,并采用光纤光栅传感器、电阻式应变计、多点位移计以及微型压力盒全程监测洞壁及其整数倍(0～3倍)洞径范围内围岩的应力、位移以及近区荷载的变化信息,分析不同施工过程中隧道围岩受力和变形的三维空间演化规律。研究结果表明：(1) 软弱破碎低强度和流变特性使围岩变形具有更强的时空效应,同时存在掌子面挤出变形、先行位移和后方位移3个时空演化过程;(2) 软弱破碎围岩变形的三维扰动深度一般在3倍洞径内,台阶法支护开挖扰动范围最小,全断面支护开挖次之,但后续长距离推进极易诱发围岩坍塌;(3) 台阶法较大断面开挖有利于控制收敛变形,减少10%～25%,沉降变形则相差不大,上台阶开挖过程是拱部围岩垂向荷载的急剧释放期,下台阶开挖是边墙围岩水平荷载的急剧释放期;(4) 台阶法支护开挖掌子面前方岩体扰动范围为0.5～1.0倍洞径,多属荷载集聚区,是软弱破碎围岩稳定加固的重点区域和最小边界范围;(5) 隧道断面围岩整体荷载释放过程存在3个典型变化阶段,即掌子面附近荷载集聚区、前方荷载弱集聚区和掌子面后方荷载释放区,及时施作支护可有效减弱掌子面前方围岩荷载的集聚程度和荷载峰值,使荷载峰值出现的位置滞后,有利于掌子面及其附近围岩的整体稳定。     

大跨度软弱围岩隧道变形控制技术

针对大跨度软弱围岩隧道施工变形控制的技术难题,文章结合新建京沈与盘营客专联络线工程燕都隧道,基于隧道断面尺寸大,进口段岩层破碎且地表构筑物复杂等特点,结合现场实际情况,采取了控制爆破、多层次强支护和三台阶法开挖相结合的综合施工技术,成功地解决了复杂地质条件及复杂环境条件下的大跨度软弱围岩隧道施工遇到的技术难题,确保了工程质量,拓展了隧道建设新思路。     

深井三软煤巷锚杆支护技术研究

深井三软煤巷是地压大围岩变形剧烈的一类极难维护回采巷道。分析该类巷道围岩的层状赋存特点及软弱破碎条件,提出加固帮角控制围岩稳定、高阻让压支护限制围岩变形和强化顶板保证安全的支护原理,并研究了合理的锚杆支护技术和帮顶锚固方式,包括顶板全长树脂锚固锚带网支护与两帮角小孔径加长树脂锚固可拉伸锚杆支护技术。最后介绍一个工程实例     

隧道软弱破碎带围岩施工技术

软弱破碎带的围岩是进行隧道施工的特殊环节,应合理使用整体施工技术处置隧道的软弱破碎带围岩。对隧道软弱破碎带围岩CRD施工方式进行介绍,阐述隧道软弱破碎围岩进行开挖的过程,并对其进行实时的监测,利用了工程实例分析相关技术。     

武广客专大断面软弱破碎围岩隧道开挖及支护

就武广客专大断面软弱或破碎围岩隧道的开挖方法和支护措施进行了分析,探讨了适用于大断面不同地质情况低级别围岩隧道的快速开挖和支护技术,指出大断面客专隧道选择开挖方法时应结合具体地质条件,施工技术和现场管理水平决定。     

木寨岭隧道软弱围岩段施工方法及数值分析

以木寨岭隧道软弱围岩段的施工为例 ,详细介绍了在I类软弱围岩条件下的隧道设计和施工技术特点 ,并对隧道采用Mohr -Coulomb等面积圆屈服准则进行了平面弹塑性有限元数值分析 ,结果得出在I类软弱围岩条件下隧道采用双侧壁导坑法施工时底板仰拱与拱周支护随掌子面开挖同时支护形成封闭的承载圈 ,可以保证围岩稳定性的主要结论     

软弱破碎围岩隧道钢拱架与围岩受力特征分析

依托某软弱破碎围岩隧道,采用压力盒和钢筋计对围岩压力、钢拱架内力进行了现场测试。数据分析表明软弱破碎围岩应力释放具有明显的瞬时性和流变性;喷射混凝土拱顶和拱脚应力较大,存在开裂脱落现象;钢拱架承载力发挥较早,材料性能利用有限。建议软弱破碎围岩隧道在设计阶段应考虑长期流变荷载,适当提高支护参数。施工阶段应加强拱顶和拱脚处拱架连接、喷射混凝土施工和锁脚锚杆施工质量。     

隧道过浅埋段Ⅴ级围岩超前支护、初期支护施工过程控制

从以往的施工情况来隧道浅埋段软弱围岩超前支护、初期支护的施工将是影响整个隧道施工进度及质量的重点难点所在。我们在该段围岩施工过程中,坚持预防为主,并根据围岩性质的不同,及时调整施工工艺,群策群力、不断积累经验,从而在保证工程质量的前提下,平安的渡过了软弱围岩段。     

软岩隧道超前注浆预衬砌支护新方法与应用

软岩大断面隧道超前支护技术虽然已做了大量的研究,提出了多种超前支护方法,但关于深埋软弱围岩的概念、分类、各类软弱围岩的变形力学机制、软弱围岩难支护的原因、软弱围岩支护的力学原理、支护原则与支护对策等一系列的软弱围岩工程地质力学理论方面的问题尚未系统解决。以宝峰隧道为例,研究了软岩隧道超前支护方法,提出了一种超前注浆预衬砌支护新方法,并进行了试验和检验,取得了良好的效果。     

木寨岭隧道软弱围岩段施工方法及数值分析

以木寨岭隧道软弱围岩段的施工为例，详细介绍了在Ⅰ类软弱围岩条件下的隧道设计和施工技术特点，并对隧道采用Mohr-Coulomb等面积圆屈服准则进行了平面弹塑性有限元数值分析，结果得出在Ⅰ类软弱围岩条件下隧道采用双侧壁导坑法施工时底板仰拱与拱周支护随掌子面开挖同时支护形成封闭的承载圈，可以保证围岩稳定性的主要结论。