层状围岩隧道施工爆破与锚固研究
浅谈隧道工程破碎围岩预加固施工技术
技术改造—250—浅谈隧道工程破碎围岩预加固施工技术刘 奔（中铁五局集团第一工程有限责任公司，湖南 长沙 410000）岩山隧道位于贵州省黔东南州榕江县境内，靠近S308公路，全长14.695Km，单洞双线。
1#斜井辅助导坑全长284m，位于岩山隧道DK221+300左侧，与线路正线夹角为111°，斜井纵坡为11%的下坡，双车道辅助导坑；1#斜井正洞施工任务为3175m，施工里程为DK220+240～DK222+640 ，DK223+800～DK224+575，全程纵坡为1.8%和2%上坡。
岩山隧道1#斜井多为泥质砂岩、板岩，其中DK222+540～DK222+735段下穿鸡雄1#逆断层、鸡雄2#逆断层，断层带岩体破碎、物质不均，完整性差，多呈块石夹碎石状结构；DK220+880～DK221+000为过河段，最小埋深25m，为堆积土及淤泥质土围岩，岩层极破碎，节理裂隙十分发育，自稳能力极差。
2初支开裂原因分析隧道内围岩破碎，节理裂隙发育，自稳性极差，渗水严重。
围岩遇水后极易坍塌，初支成型段易形成空腔状态。
由于围岩自身不稳定，围岩松驰较大，变形较大，导致初支背后岩体压力逐渐增大，引起初支变形、开裂。
图1：初支变形开裂 图2：掌子面围岩破碎 3预加固施工技术 3.1注浆施工目的 隧道内由于地质差，围岩破碎松散，掌子面局部渗水较大，挖前先进行围岩预注浆加固处理，使破碎围岩固结，增加围岩整体性，增加围岩自身稳定性，防止在开挖过程中发生坍塌、掉块现象及因初支变形而换拱。
3.2施工方法1）每台阶开挖前，对开挖掌子面前方围岩进行注浆加固，使掌子面围岩固结，形岩暴露稳定时间、施工进度进行分析，总结出每次围岩加固长度；2）隧道上台阶纵向长度每次注浆加固按照10米进尺进行控制，隧道每循环进尺按照不超过1米进行掘进，每次围岩预加固按开挖8个循环计，预留2米搭接，以防下一次注浆时浆液溢出和交接面围岩发生坍塌，开挖时预留核心土；图3：三台阶法施工3）隧道中、下台阶开挖进尺按照每循环1米控制，左右侧均不能对称开挖，必须错开5米以上，由于距离过短，因开挖面坍塌而造成台阶两侧工字钢脚趾同时脱空，可能造成大初支变形，每循环完成后，及时进行径向注浆，注浆完成后，方可进行下一步循环开挖；4）上台阶小导管加工为4米和6米2种长度；5）为使钢管对接良好，钢管两端分别加工成公、母丝扣，丝扣长度15cm；6） 上、中、下台阶小导管壁四周均加工成Φ15mm 注浆孔，间距15*15cm，梅花形布置，小导管末端1米长度不布置注浆孔，钢管顶端节段加工成锥形状；7）上台阶预加固每次为10米一循环，注浆按照隔孔进行；8） 中、下台阶每完成一个循环均进行径向注浆加固，富水地段采用水泥-水玻璃双液浆进行注浆，不富水地段采用单液浆进行注浆。
水平层围岩的隧道施工爆破及支护控制研究
摘要 ： 针对 隧道 出现水 平 围岩 的情 况 ， 通过 控 制光 面爆 破 技 术 来保证 爆 破质 量 ， 过 判 断 通 围岩 类别 选择合 理 的 开挖 方 法 ， 结合有 效 的 支护 措 施 ， 制 了水 平层 围岩 的施 工质 量 ， 控 改善 了
施 工条件 ， 快 了施 工进度 ， 高了经 济效益 。 加 提 关键 词 ： 隧道 ； 工程 ； 面 ； 破 ； 光 爆 支护 ； 制 控
要以对周边围岩扰动最小来控制 ；对介于其间的情 形要根据实际情况取适当的中值控制掘进尺寸及装
药量 。
在保证每循环预计掘进尺寸的基础上尽力减少 对周边围岩的扰动 ，充分利用装药时的空气间隔及 大小药卷 的布设方法 ， 提高炮眼的残痕率 ， 力争在硬 岩段达到 ９ ％以上的残痕率 ， ０ 中硬岩段达到 ８％以 ０ 上 的残 痕 率 。 钻孔 精度是 控制爆 破效果 的重要 环节 ，尽量要 固定人员进行固定部位的钻孔作业 ，既能不断提高 钻孔手提高钻孔精度 ，又根据现场爆破状况及时进 行经 验反馈 ， 提高 爆破质 量 。
３ ４ 边墙控制在 ４ ～ Ｏｃ 。在爆破后难 以 Ｏ ０ｅ ｍ， ｏ ５ ｍ 成型的隧道拱腰部位 ，周边眼采用传爆方向明确的 劈裂管 ， 劈裂管 中带有 的 Ｐ Ｙ材料 ， Ｚ 使爆炸产生 的
炮轰 波 对 围岩 的冲击大 大减 小 ， 达到 弱爆破 的 目的。 施工 中采 用 １ ７段非 电毫 秒雷 管 ， 隔段 使用 ， ～１ 并 采 用 复式 连接 的方法 连接 导爆 管 ，使 整个 断 面一 次性 爆破 成 功 ， 管 分段 布设 方式如 （ ４ 页 ） 面爆 导爆 第 ２ 光
层状 页岩 夹砂 岩 、 节理发 育 ， 施工 最大 特点是 隧道开
层状围岩对隧洞爆破开挖时超欠挖的影响
层状围岩对隧洞爆破开挖时超欠挖的影响隧道开挖的时候会出现很多超欠挖的情况，这个问题也一直成为施工單位施工过程中的一个难题，不但让隧道施工的造价提高，出现一定的经济损失，还会让后期施工的难度进一步加大，如果没有妥善处理围岩隧洞，还会导致隧洞出现大面积坍塌的问题，严重影响工程施工质量，给工程施工造成很大的安全隐患，爆破的过程中如果没有办法很好的对超欠挖所造成的影响进行控制，还会让施工单位的经济效益下降，让资金成本增加，本文对层状围岩对隧道爆破开挖时超欠挖的影响进行分析，以供参考。
标签：层状围岩；隧洞爆破；超欠挖；影响1、层状结构对爆破的影响分析围岩的角度，把爆破之后的药包分成两部分，在药包附近的岩石在爆破压力的作用下被炸得粉碎爆破，压力条件下岩石的质点会出现压缩，应力向外偏移。
由于岩石的拉力强度和抗压强度相比比较小，所以在岩石被拉断的条件下，在附近会出现很多的裂缝，直到抗拉力超过应力为止，如果爆炸气温的压力和温度下降时，就会将弹性释放出来。
出现质点偏移的情况，爆破气体膨胀的条件下，岩石就会被大量抛出而出现爆破斗。
1.1对爆破应力的影响在围岩中出现爆破后，应力就会在岩体当中进行传播，但是在岩石当中传播的过程中，无法越过有空气存在的缝隙，只能将其绕过，因为爆破之后应力传播的过程中，应力相对复杂，造成夹层产生的影响无法分析。
1.2对爆破气体的影响层状围岩爆破的过程中，因为其侧面具有不同的结构，在爆破的时候，气体产生外溢而导致爆破的能量无法集中而造成爆破位置出现不均匀能量分布等情况，与此同时，侧面还会出现应力波折射的问题，而造成岩层出现损坏或者变形。
2、超欠挖的形成因素2.1爆破的方法及参数在爆破的过程中，一定要控制炮眼的数量和类型，在施工的时候泡眼比较多，如果没有办法合理控制其间隔和数量，就会造成超欠挖等情况的出现，炮眼的位置一定要精准，由于施工过程中由于施工水平不高而出现局限性。
在隧道开挖的时候，布眼没有办法严格按照要求来进行布眼，尤其是在其间隔和数量分布情况方面，所以导致大量超欠挖等情况的出现。
隧道层状围岩破坏模式及形成机制研究
78总534期2020年第12期（4月 下）0 引言随着我国经济的快速发展，一大批铁路工程和公路工程等基础设施修建于西部山区中。
这些大型基础设施的建设，对我国国民经济的可持续发展起到了不可估量的支撑作用。
但是，这些大型交通工程建设过程中，需要面临较为严峻的工程岩体稳定性问题，对岩体工程力学的认知提出了新的挑战，同时也为该学科的发展提供了极为难得的宝贵机会。
加强岩体工程力学研究，尤其是交通隧道层状围岩破坏模式及形成机制研究，不仅能够为我国交通隧道建设工程提供有效的技术支持，还能够在一定程度上促进我国公路运输事业的发展。
1 岩体结构分类及层状岩体力学特性1.1 岩体结构分类岩体力学领域中，一般将工程范围内具有一定岩石成分、结构特征及赋存于某种地质环境中的天然地质体称为岩体。
岩体在漫长的自然地质作用下，其内部形成了多种多样的永久变形现象和地质构造形迹，其中较为常见且重要的构造特征是断层、层面、节理、裂隙等结构面[1]。
这些不同类型结构面的存在增加了岩体内部力学行为的复杂性，在很大程度上影响了岩体的工程特性，是导致工程岩体失稳以及工程地质灾害的重要因素之一。
根据结构面与结构体之间的组合特征对岩体结构的类型进行以下划分：整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构。
其中，工程地质领域习惯将具有层状结构的岩体称为层状岩体，该类岩体在自然界中分布十分广泛，约占我国陆地面积的77.3%。
层状岩体的地质成因使岩层沿特定方向连续展布，并且分布于其内部的优势结构面为层面，是形成于岩石建造阶段的原生结构面。
此外，沉积活动的周期性规律也使层状岩体在漫长地质历史进展中形成层厚各异的岩层叠合体。
上述工程地质属性使层状构造和韵律结构成为层状岩体最显著的两项特征，也使其变形、强度等力学性质极为复杂[2-4]。
1.2 层状岩体力学特性层面的存在使层状岩体的变形和强度在空间上具有显著的差异。
通常情况下，将层状岩体简化为横观各向同性的力学模型，即平行于层面的变形和强度性质近似一致，而垂直于层面方向的力学响应机制则有较大的差异性。
水平层状围岩隧道钻爆施工控制技术研究的开题报告
水平层状围岩隧道钻爆施工控制技术研究的开题报告题目：水平层状围岩隧道钻爆施工控制技术研究一、研究背景与意义随着城市化进程的加快和国家大力发展基础设施建设，隧道建设不断增加。
然而，地下复杂的岩石地质条件给隧道建设施工带来了极大的挑战。
水平层状围岩隧道施工面临的问题和难点主要有爆破效果不好、开挖困难、控制风险等。
当前，大部分围岩均为软硬交界带的标准，而对于冠切失稳问题的处理没有特别明确的规章制度。
围岩冠切失稳造成隧道有爆炸风险，液态灌浆难度大，施工有一定的困难。
因此，加强水平层状围岩隧道钻爆施工控制技术研究，对于隧道建设的安全和质量保证具有重要意义。
二、研究内容本研究旨在探索水平层状围岩隧道钻爆施工控制技术的关键问题和解决方法。
具体内容如下：1. 分析和总结水平层状围岩隧道的特点和施工中常见的问题和难点。
2. 围岩预处理技术研究，包括爆破参数分析、预处理爆破参数确定等。
3. 钻孔技术研究，包括钻孔方案设计、钻孔质量控制等。
4. 爆破技术研究，包括爆破参数设计、爆破技术选择等。
5. 风险控制与安全施工技术研究，包括围岩变形监测、风险评估等。
三、研究方法1. 通过实地勘察、文献资料搜集、案例分析等方法，对水平层状围岩隧道特点和施工问题进行总结和分析。
2. 根据围岩情况和工程要求，选择合适的预处理、钻孔和爆破技术，制定施工方案。
3. 运用数学建模与计算机仿真等技术手段，对施工过程进行模拟、优化，并预测施工效果。
4. 通过实验室室内爆破试验以及现场施工实验验证技术的可行性。
四、工作计划1. 第一年：研究水平层状围岩隧道施工的各类技术方法，并进行分析比较，提出适用于水平层状围岩隧道施工的技术方案。
2. 第二年：运用数学建模及计算机仿真等技术手段，对方案进行模拟和优化，并预测施工效果。
3. 第三年：进行试验室室内爆破试验和现场施工实验，验证技术方案的可行性。
4. 第四年：写作论文，进行数据分析和总结。
五、预期成果1. 提出一套水平层状围岩隧道施工技术方案，可有效解决隧道施工中的风险问题、提高施工质量。
探讨水平岩层隧道围岩稳定性及施工措施
探讨水平岩层隧道围岩稳定性及施工措施1、引言在公路隧道施工作业中，薄板状水平岩层是经常遇到的一种地质构造，在隧道开挖过程中，经常出现拱顶大面积平顶、落石、塌顶等现象，不但直接影响隧道的爆破效果，还会影响裸洞的围岩稳定性，增加初期支护喷射混凝土的使用量，导致施工成本不可控。
虽然光面爆破、预裂爆破等控制爆破技术日益成熟，且已成为山岭隧道开挖爆破的常规方法，但受钻爆人员技术水平参差不齐，以及施工管理水平高低等其他因素影响，在薄板状水平岩层公路隧道开挖施工时易造成拱顶落石、片帮、崩塌等现象，给施工安全带来极大的隐患和困难。
另外在薄板状水平岩层中，岩体通常都较为破碎，节理发育，粘着性差，完整程度不高，围岩稳定性较差。
由此，对薄板状水平岩层隧道围岩进行稳定性分析，预先考虑及采取防止围岩失稳垮塌的措施，对薄板状水平岩层隧道的安全施工以及成本控制等有着较大的积极意义。
2、工程概况瓦店子隧道在重庆万州区境内，隧道左线起讫桩号：ZK10+990～ZK14+246，长3256m；右线起讫桩号：K11+000～K14+280，长3280m，单线合计长度6536m。
瓦店子隧道进口前线路跨越长江，隧址区属丘陵地貌，隧道地表高程在260～575m之间。
洞身段属丘陵地貌区，高程575～347m，相对高差228m。
出口段位于槽谷山脊斜坡，高程265～320m，相对高差55m，斜坡坡度8～56°。
沿线地形起伏较大，属中低山地貌。
隧道位于万州区向斜近轴部，为单斜构造。
岩层产状340°∠4～8°，产状稳定构造简单。
穿越地层主要为侏罗系上统上遂宁组砂岩、泥岩，围岩岩性主要为泥岩、砂岩为主。
地层为水平岩层或近水平岩层，呈层状结构，层间结合力较差，地下水以基岩裂隙水为主，空间分布不均，整体水量较小。
3、薄板状水平岩层稳定性分析瓦店子隧道主要是以薄层～中厚层水平岩层或近水平岩层为主，岩层倾角较缓（4°～8°）。
破碎带工程围岩超前锚杆加固施工方法
破碎带工程围岩超前锚杆加固施工方法矿山或其它地下隧道工程中，在破碎或松软岩层施工时，近年来国内外相继提出了很多岩层预加固的措施，从而使工人在保护下安全可靠地进行各种作业。
超前预加固技术因其相对于工程的施工为辅助施工措施，因此国内习惯上称作辅助工法，而国外多称预加固技术或地层处理技术，主要方法有：超前锚杆、管棚、超前灌浆和人工冻结法等。
超前锚杆具有操作简单、施工方便、成本低、作用效果快等特点而为施工单位首选，另外超前锚杆孔还能起到超前应力释放孔的作用，释放围岩应力。
尽管利用锚杆作巷道的永久支护是一项普遍使用的技术，但在破碎或松软岩层的工程中掘进时，利用超前锚杆作临时支护或辅助加固，保证工作面作业安全，则还是一项新技术，主要表现在机理不成熟，施工与设计凭经验等，甚至仍然使用径向锚杆永久支护的原理。
笔者认为超前锚杆支护在工程围岩加固中首先起到销钉作用，将破碎岩体组合，在拱效应的作用下形成一个拱型固结薄壳来支承上覆破碎或松散岩层。
尽管如此，超前锚杆加固在破碎带或松软岩层施工中还是取得了很多成就，本文将近二十年来超前锚杆及其联合支护施工方法的经验总结如下。
1 普通超前锚杆加固法对岩性相对好的Ⅳ类围岩，岩石强度．f>8的破碎带，通常采用普通超前锚杆辅助超前支护。
具体作法如图1所示，巷道掘进前，在工作面轮廓线上先沿巷道轴线方向，与该轴线成一定夹角钻孔装锚杆，该夹角也叫外插角，一般为5°～20°。
锚杆安装后在工作面钻眼爆破，作业时上部岩体得到超前锚杆加固。
图1 普通超前锚杆加固图通常，普通超前锚杆加固后，开始进行断面开挖施工，爆破后立即喷拱，其厚度不小于50mm。
在新鲜挖面上喷射混凝土，能及时对围岩提供抗力，并在可喷入裂隙的一定深度内，对岩体进行加固，以抵抗岩石的剪切，提高围岩的承载能力。
喷好拱后再出渣，即完成一次超前锚杆加固(辅助支护或临时支护)，一般一次进尺可达1.5～2.1m。
为了不使爆破震坏超前锚杆支护层，喷完后到下次放炮的时间不小于4h，然后进行第二次循环，打眼爆破之后喷拱、出渣后，在前一循环的超前锚杆加固处，进行按常规打径向锚杆的喷锚联合永久支护(喷层厚度不能小于150mm)，如图2所示，如此循环下去。
爆破作用下层状围岩隧道突变失稳判据研究
爆破作用下层状围岩隧道突变失稳判据研究
彭亚雄;周子霈;姚颖康;刘运思;左清军
【期刊名称】《中国安全科学学报》
【年(卷),期】2024(34)1
【摘要】为判断爆破振动与损伤作用下层状岩体隧道的围岩稳定性,根据层状围岩失稳特征建立隧道力学模型,考虑爆破损伤和振动效应,构建层状围岩隧道系统总势能方程和突变失稳判据,分析爆破作用下层状围岩稳定性演化规律;并以沪昆高铁湖南段姚家隧道为工程背景,分析层状围岩隧道稳定性。
结果表明:层状围岩隧道发生突变失稳的充要条件是满足分岔集方程,即当突变特征值Δ≤0时系统可能发生突变失稳;爆破累积效应造成围岩刚度不断降低,爆破药量增加提高爆破振动效应,这些均导致层状围岩失稳概率增加;实际隧道失稳评价结果与施工现场情况、监测结果一致,验证了失稳判据的有效性。
【总页数】8页(P171-178)
【作者】彭亚雄;周子霈;姚颖康;刘运思;左清军
【作者单位】湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室;江汉大学省部共建精细爆破国家重点实验室;三峡大学防灾减灾湖北省重点实验室【正文语种】中文
【中图分类】X913.4;TU235.1
【相关文献】
1.隧道层状围岩失稳的弹性倾斜梁突变模型
2.基于尖点突变模型巷道层状围岩失稳机制及判据研究
3.基于突变理论的地下工程洞室围岩失稳判据研究
4.不同变形失稳模式下隧道围岩稳定性判据研究的进展
5.上软下硬地层矩形隧道掌子面突变失稳判据
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
隧道破碎围岩段新型注浆加固技术
３ 隧道破碎围岩段新型注 浆加 固技术实例
３ ． １ 工 程概 况
某 隧 道 是 分 离式 长 隧 道 ． 左 右 线 长 度 分 别 为 ２ ４ ８ ６ ｍ 和
影响带 、 劈理 ， 以及层理 、 片理、 层间错动 面等 ， 将 岩 体 切 割 成
破碎状 。 软 弱 了结 构 面 的 发 育 。
２ ． ４ 潮 解膨 胀破坏
潮 解 膨 胀破 坏 的主 要 由地 下 水 引起 。由 于 围岩 遏 水 ， 导 致
的 主 要 岩 石 类 型 包括 泥 岩 、 粘 土岩 、 页岩 、 凝灰岩 、 泥 灰 岩 和 硬
引起 潮 解膨 胀 破 坏 。 潮 解膨 胀 岩 层 结 构 形 态 的 围 岩体 就 围岩 岩 体 来 说 ． 其 力 学性 质 结 构 效 应相 岩 体 软 化 崩 解 或 强 烈 膨胀 ， 石膏等， 且 膨 胀 性岩 层 含 有 大 量 的 活 动 性矿 物 蒙 脱石 ， 在 吸 收 水分 后 ，体 积 可 扩 大 几倍 到 几 十倍 。 潮 解 膨 胀 岩 层 具 有 流 变
工 。 常 用 的破 碎 围岩 加 固技 术 是 注 浆 技 术 ， 本 文 对该 技术 进 行 了简 要 分 析 ， 以供参考。
【 关键词 】 隧道 ； 破碎 围岩 ； 注浆
【 中图分类号 】 Ｕ ４ ５ ７ ． ３ 【 文献标识码 】 Ａ 【 文章编号 】 ２ Ｏ ９ ５ — ２ ０ ６ ６ （ ２ ０ １ ５ ） １ ５ — ０ ２ ３ ６ — ０ ２
性． 容 易风 化 潮 解 ． 或 者遇 水泥 化 、 软化 ， 从 而 降低 围岩 强 度 。
１ ． １ 碎裂 结构 围岩
碎 裂 结构 围岩 分 为构 造 破 碎 、 褶 曲破 碎 、 岩 浆岩 穿插 挤 压
水平层状围岩隧道光面爆破效果分析_杨峰
文章编号:167320836(2005)0620956204水平层状围岩隧道光面爆破效果分析Ξ杨 峰1,陈咏泉2,王新明1,阳军生1(1.中南大学土木建筑学院,湖南长沙 410075;2.常吉高速公路建设开发有限公司,湖南常德 415100)摘 要:水平层状围岩中进行钻爆施工,层间存在软弱夹层,光面爆破效果较差,难以形成设计要求的拱形轮廓,渣堆中大块率高,超、欠挖现象严重。
实践证明节理、软弱夹层在很大程度上影响了爆炸应力波以及爆生气体对岩石的作用,使光面爆破抵抗线以及岩石裂纹扩展方向发生变化,从而产生不规整的爆破轮廓线。
本文从炸药破岩机理以及应力波通过节理、夹层传播规律来分析产生超、欠挖现象的原因,总结出一些有益的结论,以指导实际的施工。
关键词:爆破;应力波;水平层状围岩;夹层中图分类号:U455.41 文献标识码:AAnalysis of Tunnel Smooth B lasting in H orianotal Layered R ockmass Y ANG Feng1,CHE N Y ong2quan2,W ANG X in2ming1,Y ANGJun2sheng1(1.School o f Civil Engineering and Architecture,Central South Univer sity,Hunan Changsha,410075,China;2.Construction and Exploitation Ltd.o f Chang-Ji Expressway,Hunan Changde,415100,China)Abstract:The effert of sm ooth blasting is bad in case of blasting in horizontal layered rockmass with interlayer.I t is difficult to form arch contour and the v olume of big block is high,while excessive and deficient excavation is comm on.Prac2 tical experience has proved that joint and weak interlayer has in fluenced the function of blasting on rock to a great extent which is caused by blasting stress wave and gas.The direction of resisting line of sm ooth blasting and rock crack expanding has changed and the irregular contoar is produced.This paper analyzed the reas on of excessive and deficient excavation from the mechanism of rock blasting and the law of stress wave spreading through joint and interlayer.S ome helpful conclusions have been drawn to instruct the practical construction.K eyw ords:blasting;stress wave;horizontal layered rockmass;interlayer1 引言目前钻爆法施工仍是山岭隧道施工的主要方法[1]。
至界岭隧道层状围岩的施工体会
超 前锚杆
／ ＼
其核心 内容是 ： 稳定的岩体有 自稳能力 ， 不产 生荷
收稿 日期 ：０ ８ ０ — ４ ２０ — ５ ０
图 １ 锚 杆布 置 图
以锚 喷 支 护 作 为 支 护 结 构 ，局 部 地 段 辅 以超
１ 概 况
置 见 图 １ 。
２ １ 施 工 方 案 ．
超前 锚杆
本 工 程 采 用 管 棚 法 施 工 。 管棚 是 利 用 钢 拱 架 与 沿 开挖 轮 廓 线 ， 以较 小 的外 插 角 ， 向开 挖 面 前 方 打 入 钢管 构 成 的棚 架 来 形 成 对 开 挖 面 前 方 围 岩 的 预 支护 。 管棚 支护 结 构 一 般 是 以松 驰 荷 载 理 论 进 行设 计 。 驰 荷 载 理论 是 ２ 松 ０世 纪 ２ ０年 代 提 出 的 ，
摘 要 ： 文介绍 了至 界岭 隧道穿 越层 状 围岩段 ， 该 采用 锚 喷支 护 、 以 超前锚 杆进 行临 时支 护的 方法 。按 照弱 爆破 、 进尺 、 辅 短 早 支护 、 勤量 测 的原则 施工 ， 获得 成功 ， 供类 似施 工参 考 。 可
关 键 词 ： 道 ； 状 嗣 岩 ； 工 隧 层 施
中图分 类号 ： ４ Ｉ ２ 文 献标识 码 ： 文章 编号 ：０ ９ ７ １ （ ０ ８）９ ０ ７ — ３ Ｕ ５ ． Ｂ １０ — ７６ ２ ０ ０ — ０ ７ ０
载； 不稳定的岩体则可能产生塌坍 ， 需要用 支护结 构 予 以支 承 。 因此 ， 用 在 支 护 结 构 上 的 荷 载 就 是 作 １ １ 工 程概 况 ． 围岩在一定范 围内由于松驰并可能塌坍 的岩体重 １４国道 复线 天 台城 关至 临海 留贤段 改 建 工程 力 。 棚 法 施 工 因采 用 钢 管 作 纵 向强 支 撑 ， 采 用 ０ 管 又 起 自浙 江 天 台城 关 ， 于 临 海 留贤 ， 长 ４ ． ｋ 钢 拱 架 作 环 向支 撑 ， 整 体 刚 度 大 ， 围岩 变形 限 止 全 ０３ ｍ。 其 对 工 程 设 计 时 速 ６ ｍ ｈ 为 二 级 公 路 ， 投 资 人 民 制 能 力 较 强 ， 能 提 前 承受 早 期 围 岩 压力 。 是 管 ０ｋ ／， 总 且 但 币 ５ 亿元 。 ． ２ 至界岭隧道位于天台县城东南约 １ 棚 钻 孔 易 卡 钻 或 塌 孔 ，施 工 难 度 大 ，施 工 工 艺 复 ４ｍ ｋ 与 临 海 交 界 于 至 界 岭 ，设 计 进 洞 口 里 程 桩 号 为 杂 ， 占用 循 环 时 间 多 ， 度 非 常 缓 慢 ， 时 ， 工 进 同 施 Ｋ１７ ＋ ５ ， 洞 口里 程 桩 号 为 Ｋ１７ ＋ ２ 全 长 成 本 高 。 ６４ ０ ０ 出 ６ ４ ６ ２， ５ 。 ７２ ｍ 针 对 至 界 岭 隧 道 围岩 （ 别 为 Ⅲ类 至 Ｖ类 ） 类 水 １２ 工 程 地 质 情 况 ． 平层理发 育 ， 岩呈层 状易塌坍 的特 点 ， 用 “ 围 采 锚 （ ） 貌 １地 喷 ＋型 钢 拱 架 ”支 护 为 初 期 支 护 ，辅 以超 前 锚 杆 至界岭 隧道勘 察 区为低 山至丘 陵地貌 单元 ， 为临时支护 ， 复合 式 二 次 衬 砌 。 位 于 两 条 东 北 向小 山体 之 间 ， 一 分 水 岭 ， 马 鞍 ２ ２ 超 前 支 护 为 呈 ． 形 。至 界 岭 海 拔 ２ ３ｍ， 侧 地 形 深 切 ， 对 高 差 ０ 两 相 考 虑 到 管棚 施 工难 度 大 、 求 高 ， 有 一 定 的 要 要 达 １０ｍ 余 。“ 字 沟 发 育 ， 形 较 陡 ， 被 发 育 。 ５ Ｖ” 地 植 专 用 施 工 机 具 ，必 须 要 有 较 丰 富 的 管 棚 施 作 经 验 （ ） 质 条 件 ２地 的施 工 单 位 。 用 超 前 锚 杆 进 行超 前 支 护 ， 围岩 采 在 隧 道 穿 越 地 层 为 上 侏 罗 统 西 头 组 。 岩 性 自上 开挖 前 ，对 开挖 轮 廓 线 外 的 围 岩 进 行 支 护 ，开 挖 而 下 出露 为 紫 红 色 、 紫 色 粉 砂 质 泥 岩 、 岩 、 暗 泥 灰 后 ， 围岩 在 超 前 锚 杆 的支 护 作 用 下 不 易 塌 坍 。 黄 色粉 砂 岩 、 绿 色 凝 灰 质 砾 石 、 灰 流纹 质 含 角 砾 屑 设 计 超 前 锚 杆 位 置 ， 拱 线 以 上 拱 部 开 挖 轮 起 熔 结 凝 灰 岩 。 隧道 北 西侧 约 ｌ 在 ０～５ 处 有 一 条 廓 线 外 ，间 距 ３ ０ｍ Ｏ～４ ｍ，锚 杆 倾 角 １ ０ｅ ５～２ ｏ ０ 左 近 于平 行 隧 道 轴 线 的 断 层 ， 岩 节理 裂 隙 发 育 ， 围 且 右 。采 用 开 挖 打 眼用 的 风 动 凿 岩 机 打锚 杆 孔 ， 孔 围岩多呈层状结构 ，易塌坍 。水文地质条件较 简 径 ３ ８ｍｍ， 深 ６０ ｍ。 采 用 Ｈ Ｂ ３ ０２ 孔 ． Ｒ ３ ５ ８热 轧 带 单 ， 道 西 侧 断 层破 碎 带 含 一定 量 地 下 水 。 隧 肋 钢 筋 为 杆 体 ， 杆 长 度 ５５—６０ｍ。 安 装 超 前 锚 ． ． 锚 杆 ， 用 早 强 水 泥 砂 浆 进 行 注 浆 锚 固 。 锚 杆 布 使 ２ 隧 道 施 工
水平层状围岩隧道钻爆施工
水平层状围岩隧道钻爆施工控制技术研究一、水平层状围岩隧道变形破坏特征1.水平层状围岩隧道的破坏形式多样,主要有以下两种破坏类型：1）弯折破坏:这类变形破坏是薄层状围岩变形破坏的主要形式。
此种破坏主要是由于岩块抗弯能力不够而在一侧产生过大拉应力造成的拉坏；2）张裂塌落:这类变形破坏通常发生于厚层状或块体状岩体内的洞室拱顶。
当那里产生拉应力集中，且其值超过围岩的抗拉强度时，顶拱围岩就将发生张裂破坏，尤其是当那里发育有近垂直的构造裂隙时。
即使产生的拉应力很小也可使岩体拉开产生垂直的张性裂缝，被垂直裂缝切割的岩体在自重作用下变得很不稳定，特别是当有近水平方向的软弱结构面发育，岩体在垂直方向的抗拉强度较低时，往往造成顶拱的塌落。
但是顶拱坍塌引起的洞室宽高比的减小会使顶拱处的拉应力集中也随之而减小，甚至变为压应力。
当顶拱处的拉应力减小至小于岩体的抗拉强度时，顶拱围岩又趋于稳定。
水平层状围岩隧道顶板变形特征及机理2.水平层状围岩隧道顶板变形特征及机理在水平层状岩体中修建隧道，由于隧道顶板岩层在原始沉积时其沉积环境、颗粒大小和矿物成分的不同，地层中各岩层的岩性差别很大，在工程上表现为各层岩体的弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度、粘性模量等力学参数的差异。
因此，隧道开挖后，其上覆岩层间将发生不协调变形，产生不同步的弯曲沉降，不同步弯曲沉降引起岩层在其层面薄弱带附近产生分离即形成离层。
二、水平层状围岩隧道钻爆施工超欠挖控制1.水平层状围岩隧道爆破现场调查在含水平层状围岩的隧道钻爆法开挖过程中，光面爆破不易控制。
前期光面爆破后可能会出现：断面难以形成设计要求的拱形轮廓，在隧道拱顶处爆破轮廓呈大面积平板状，而拱腰处呈锯齿状，凹凸不平。
当围岩岩层本身强度较高而层面胶结较差，水平向节理发育时，上述情况表现更为明显。
受层理、节理面的影响，爆破后渣堆中岩块大块率高，大块岩块表面由于爆破产生的新鲜岩面很少，多为节理裂隙所在的软弱面。
深井破碎围岩及软岩巷道锚注支护实践
皖北煤 电公 司任 楼煤矿是 一个年 产 ２０多万 吨的大 型 ５ 现代化煤矿 ，矿井 采用 立井分 水平 主石 门开拓 方式 ，分 二 个水平 ，一水平标高为 一 ２ ｍ；二 水平标 高为 一 ２ ｍ。该 ５０ ７０ 矿井 现阶段主要采 用综 采和综 放两种 采煤 方式 ；而 掘进方 式主要采用炮 掘和综 掘。煤巷 以工字 钢支 护为 主，岩 巷 以 锚梁 网喷支护或 ｕ型钢 支护。而 Ⅱ． 回风 下山为 Ⅱ． 采区做 准备 ，该 巷道位 于 一５ ０ ２ ｍ水平大 巷和 一７０ ２ ｍ水 平大 巷之
问题突出。因此，本文基于锚杆注浆加固支护方式，分析
了复杂地质条件下 巷道 围岩的变形 规律 ，采用 二次 支护设 计 ，研究锚 注参 数 与确定 实施方案 ，有效控 制 了软岩巷 道
围岩的失稳。
中粒砂岩 ，石英为 主，４ ｍ
粉 砂 岩 ， 上细 下 粗 ，３７ ．ｍ
１ 巷 道失 稳分 析 １ １ 地质条件 ．
收稿 日期 ：２ ０ ０ ０ ０ ６— ８— ２
图 １ 巷道 围岩柱状 图
１ ３ 失稳 分析 ．
端锚锚杆 只适 用 于 中硬 岩巷 道 ，软岩 巷道 围岩 的可锚 性较差及持续不 断的 变形破 碎 ，导致 端锚 锚杆 锚 固力 迅速
丧失 ， 围岩支撑压力又较大 ，是 巷道 失稳 的主要原 因。
＼
３２ 锚 杆 、锚 索 支护 参数设 计 ．
现场 和数值 计算研究 （ 大提供 ） 矿 表明 我矿受 力水 平载 荷为 １． ＭＰ 铅 直载荷 为 １． ＭＰ ，水 平 应力 大于 铅直 应 ６５ ａ ３３ ａ 力 ，最大水平应 力和铅 直应 力之 比为 ２４ ． ６～２７ 。表 现在 ２
维普资讯
层状围岩隧道施工爆破与锚固研究
第16卷 第2期2003年4月中 国 公 路 学 报Ch ina Journal of H ighw ay and T ranspo rtV o l 116 N o 12A p r .2003文章编号:100127372(2003)022*******收稿日期:2002204213作者简介:张振刚(19772),男,山东德州人,工学博士研究生.层状围岩隧道施工爆破与锚固研究张振刚1,张鸿儒1,张昀青2,谭忠盛1(11北方交通大学土木建筑工程学院,北京 100044;21石家庄铁道学院土木工程分院,河北石家庄 050043)摘 要:分析了在层状围岩中采用矿山法修建隧道时爆破和锚固问题。
通过计算机数值模拟、理论分析和现场试验结果总结出在层状围岩中开挖出设计的拱形轮廓的爆破原则和参数。
通过分析锚固机理,结合现场试验,总结出了在层状围岩中的锚固方式和锚杆参数确定方法。
关键词:隧道工程;施工;数值模拟;层状围岩中图分类号:U 45112 文献标识码:AResearch on dynam iti ng and anchor i n tunnel i ng of stra tif ied rockZHAN G Zhen 2gang 1,ZHAN G Hong 2ru 1,ZHAN G Yun 2qing 2,TAN Zhong 2sheng1(11Schoo l of C ivil Engineering and A rch itectu re ,N o rthern J iao tong U n iversity ,Beijing 100044,Ch ina ;21Schoo l of C ivil Engineering ,Sh ijiazhuang R ail w ay In stitu te ,Sh ijiazhuang 050043,Ch ina )Abstract :P rob lem s of dynam iting and ancho r w h ich con structi on m ethod w as m ine m ethod in stratified rock w ere analyzed in th is p ap er .In th is p ap er ,the p rinci p le and p aram eter of dynam it 2ing that gained arch figu re in stratified rock w ere given on the base of num erical si m u lati on and theo ry analysis and local test .A ncho r m ethod and p aram eter in stratified rock w ere summ arized on the base of theo ry analysis and local test .Key words :tunnel engineering ;con structi on ;num erical si m u lati on ;stratified rock1 层状围岩中爆破对于层状围岩中进行大断面隧道爆破技术的研究思路是:首先对爆破进行数值模拟,得到隧道断面和围岩的最大振速,分析爆破对围岩强度参数的影响;然后,根据数值分析、理论分析、结合工程经验和围岩实际选择爆破参数的范围,通过对各个爆破参数进行排列组合后进行爆破试验,得到最优参数;最后在实际施工中根据现场实际调整爆破参数以指导爆破施工。
爆破对隧道围岩与衬砌结构影响效应研究
中国矿业大学力学与建筑工程学院2014~2015学年度第1学期科研训练学号15115686班级越崎11-2姓名陈升力学与建筑工程学院教学管理办公室爆破对隧道围岩与衬砌结构的影响效应研究（中国矿业大学孙越崎学院11-2班陈升）摘要：在钻爆法施工的隧道中，炸药的爆破效应或多或少会对保留的岩体和衬砌结构产生不利影响。
国内外学者对于判断围岩与衬砌结构在爆破作用下是否发生破坏的研究成果较多，而用以描述不同因素下影响效应的变化情况相对较少，对于影响效应一般规律的探索恰是在工程实践中尤为重要的。
本文以大型有限元程序ANSYS数值计算为基础，根据工程和地质资料建立隧道开挖模型，选用位移和加速度值作为表征量，探索不同支护情况下爆破对围岩与衬砌结构的影响沿着不同方向上的变化规律。
关键词：围岩；衬砌结构；影响效应；ANSYS；支护情况1选题背景及研究意义我国社会经济在不断发展，对交通运输的要求越来越高，尤其是对于关系国民经济命脉的铁路。
方便快捷并且运量大，是最主要的原因之一。
另外，它的安全性并且廉价，则是货物运输最主要的选择因素。
最后，对于国防建设，铁路也是不可替代的。
就以青藏铁路为例，除了它对经济建设有着巨大推力之外，还非常重要的军事战略意义。
铁路要修建在远离城市的地方并且尽量选择最近路线，这样在山岭地带的修建则是在所难免的了。
所以，隧道工程在山岭地区的应用可以克服掉地形的障碍，还可以改善铁路线形，提高行进速度，缩短行驶路程，节省燃料和时间，并且能有效地保护生态环境。
除此之外，还能避免因落石、坍方、雪崩、雪堆等自然因素对铁路的伤害，从而保证行车安全性、提高驾驶和乘坐的舒适性，提高对铁路的防护能力。
我国内地地区山区起伏很多，当铁路穿越山区时，经常面临高程带来的障碍。
而铁路的修建限制在平缓的坡形，因为就铁路本身的性质而言，它无法拔起或下降需要的高程。
并且，难以用绕避的方式消除高程障碍，此时选择直接穿山开挖隧道是最为合理的方式。
层状岩体隧道围岩稳定性及破坏模式研究的开题报告
层状岩体隧道围岩稳定性及破坏模式研究的开题报告一、研究背景及研究意义隧道是交通建设中重要的基础设施，其围岩稳定性的研究和控制对于保证隧道安全及工期的保障至关重要。
目前，国内外对于单一岩体隧道的围岩稳定性研究较为充分，而层状岩体隧道的围岩稳定性分析研究较为缺乏，因此本研究旨在探究层状岩体隧道的围岩稳定性及其破坏模式，为隧道建设提供一定的理论参考。
二、研究内容及方法本研究将针对典型的层状岩体隧道进行分析，通过野外勘探和实验室测试获取该隧道的基本地质结构参数，构建该隧道的地质力学模型，采用有限元方法分析隧道围岩受力变化，研究其稳定性及破坏特点。
具体研究内容包括：1. 层状岩体隧道围岩的地质特征及基本参数；2. 层状岩体隧道围岩受力状态及力学特性；3. 层状岩体隧道围岩稳定性分析；4. 层状岩体隧道围岩破坏模式及机理探究；5. 层状岩体隧道围岩控制措施研究。
三、预期成果及论文结构本研究预期将获得层状岩体隧道围岩稳定性及破坏模式的基本特点，对于层状岩体隧道的建设和维护具有一定的指导意义。
本论文结构分为以下几个部分：第一章绪论1.1 研究背景与研究意义1.2 国内外研究现状及发展趋势1.3 研究内容与方法1.4 预期成果及论文结构第二章层状岩体隧道围岩的地质特征及基本参数 2.1 层状岩体的定义及特征2.2 层状岩体隧道的地质特征2.3 实验室测试方法及结果分析第三章层状岩体隧道围岩受力状态及力学特性 3.1 岩体力学基础知识回顾3.2 层状岩体隧道围岩受力状态分析3.3 固结岩体的本构关系第四章层状岩体隧道围岩稳定性分析4.1 夹层的影响因素分析4.2 南北侧围岩受力分析4.3 围岩稳定性评价方法4.4 岩体稳定性分析结果第五章层状岩体隧道围岩破坏模式及机理探究 5.1 层状岩体围岩破坏分类5.2 岩体破坏机理分析5.3 岩体破坏后果分析第六章层状岩体隧道围岩控制措施研究6.1 围岩支护的基本原理6.2 不同支护方式的比较分析 6.3 针对破坏难题的控制措施第七章结论与展望7.1 研究结论7.2 研究不足与展望参考文献。
水平层状围岩光面爆破施工技术
工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald106隧道应用光面爆破技术最显著的优点是能有效地控制周边眼炸药的爆破作用，从而减少对围岩的扰动，保持围岩的稳定，充分发挥围岩的自承作用，确保施工安全。
在结构完整、节理、裂隙不发育的围岩中光爆质量效果较好，然而在实际施工中围岩往往存在大量的裂隙、节理以及夹层，贵州黔东南地区普遍存在水平或近水平层状围岩，水平方向节理发育，超爆现场时有发生，影响后续施工安全和施工质量，并造成大量的人力、物力、财力的浪费。
1 工程概况沪昆客专新庄隧道位于贵州省福泉县，隧道起迄里程为D1K622+510～D1K625+372，全长2862 m，单洞双线隧道，左右线间距为5 m ，设计时速350 k m /h 客运专线。
隧道区缓坡地带覆盖有第四系全新统坡洪积层（Q[4](dl+pl)）、志留系中统翁项组（Sw x）、奥陶系下统大湾组（O[1]d）、奥陶系下统红花园组（O[1]h）、奥陶系下统桐梓组（O[1]t）、寒武系中上统娄山关群（∈[o]l）。
岩性为页岩、泥岩夹砂岩和页岩夹砂岩、灰岩和白云岩夹页岩，岩体完整，属次硬质和硬质岩，为Ⅲ～Ⅳ围岩，裂隙、节理发育，水平分层，洞身采用上下台阶钻爆法开挖。
2 水平层状围岩隧道爆破情况和产生的影响沪昆客专新庄隧道掌子面围岩为黄褐色白云岩夹砂岩，薄～中层状，水平分布，节理裂隙发育。
经现场观察，前期光面爆破效果不佳，隧道拱顶处爆破轮廓呈大面积平板状，存在不同程度超挖现象，拱顶、拱腰多超挖，拱脚边墙多存在欠挖现象。
超挖将影响岩体整体受力，破坏了整体稳定性，带来了施工安全隐患；由于超挖部分必须采用同初期支护同等级混凝土进行回填密实，由此造成的损失不可估计，预计平均每延米仅喷射混凝土就增加成本近2000元；如施工方法、回填厚度等存在问题难以保证回填和喷射混凝土施工质量，容易产生质量隐患；同时超挖增加了出渣时间、喷射混凝土时间，加大了循环作业时间，工期难以保证。
隧道开挖围岩支护方法与技术
隧道开挖围岩支护方法与技术近年来，隧道建设在城市交通规划中占据越来越重要的地位。
隧道的开挖是整个工程的基础工序，而围岩的支护是确保隧道施工安全和项目可持续发展的关键。
本文将探讨隧道开挖围岩支护方法与技术，旨在为隧道工程的实施提供指导和参考。
1.岩体分类与支护方式岩体是围岩分类的基础。
一般而言，岩体分为软弱围岩、中等围岩和坚硬围岩。
针对不同类型的岩体，需要采用不同的支护方式。
对于软弱围岩，经常采用喷射混凝土衬砌，通过补强围岩的强度，保证隧道稳定；对于中等围岩，可以使用锚杆加固、锚索网等技术，增加围岩的抗拉强度；对于坚硬围岩，常规的支护方式包括明挂锚杆、喷射混凝土等。
除了这些方法之外，还有一些针对特殊情况的创新支护方式，如地下连续墙技术、预结构化支护等。
2.喷射混凝土支护技术喷射混凝土支护技术是目前应用广泛的围岩支护方式之一。
喷射混凝土技术通过喷射混凝土材料到围岩表面，形成一个坚固的保护层，保证隧道的稳定性。
喷射混凝土的质量和施工工艺对围岩的支护效果至关重要。
在实施喷射混凝土支护时，需要注意选择合适的混凝土配比、流动性和硬化时间等方面的参数。
此外，合理选择喷射混凝土的厚度和喷射速度也是确保支护效果的关键。
3.锚杆加固技术锚杆加固技术是一种通过向围岩内部锚固钢筋，增加围岩的抗拉强度的方法。
锚杆加固技术广泛应用于边坡、洞口、围护结构等工程中，其优点是结构简单、施工方便。
锚杆加固技术可以分为锚网和锚索两种。
锚网主要通过将钢筋网埋入围岩内部，形成固定的锚固体系；锚索则是将钢索插入钻孔中，经过固结材料的固定，实现对围岩的加固。
不同类型的围岩可以选择不同的锚杆加固技术，以达到最佳的支护效果。
4.防水技术在隧道开挖过程中，防水是一个重要的问题。
隧道工程通常受到地下水的影响，因此需要采取措施防止水的渗透。
防水技术主要包括两个方面：防渗和排水。
防渗技术包括隧道衬砌、隧道壁混凝土等方式，通过提高结构物的密实性和耐水性来减少水的渗透。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第16卷 第2期2003年4月中 国 公 路 学 报Ch ina Journal of H ighw ay and T ranspo rtV o l 116 N o 12A p r .2003文章编号:100127372(2003)022*******收稿日期:2002204213作者简介:张振刚(19772),男,山东德州人,工学博士研究生.层状围岩隧道施工爆破与锚固研究张振刚1,张鸿儒1,张昀青2,谭忠盛1(11北方交通大学土木建筑工程学院,北京 100044;21石家庄铁道学院土木工程分院,河北石家庄 050043)摘 要:分析了在层状围岩中采用矿山法修建隧道时爆破和锚固问题。
通过计算机数值模拟、理论分析和现场试验结果总结出在层状围岩中开挖出设计的拱形轮廓的爆破原则和参数。
通过分析锚固机理,结合现场试验,总结出了在层状围岩中的锚固方式和锚杆参数确定方法。
关键词:隧道工程;施工;数值模拟;层状围岩中图分类号:U 45112 文献标识码:AResearch on dynam iti ng and anchor i n tunnel i ng of stra tif ied rockZHAN G Zhen 2gang 1,ZHAN G Hong 2ru 1,ZHAN G Yun 2qing 2,TAN Zhong 2sheng1(11Schoo l of C ivil Engineering and A rch itectu re ,N o rthern J iao tong U n iversity ,Beijing 100044,Ch ina ;21Schoo l of C ivil Engineering ,Sh ijiazhuang R ail w ay In stitu te ,Sh ijiazhuang 050043,Ch ina )Abstract :P rob lem s of dynam iting and ancho r w h ich con structi on m ethod w as m ine m ethod in stratified rock w ere analyzed in th is p ap er .In th is p ap er ,the p rinci p le and p aram eter of dynam it 2ing that gained arch figu re in stratified rock w ere given on the base of num erical si m u lati on and theo ry analysis and local test .A ncho r m ethod and p aram eter in stratified rock w ere summ arized on the base of theo ry analysis and local test .Key words :tunnel engineering ;con structi on ;num erical si m u lati on ;stratified rock1 层状围岩中爆破对于层状围岩中进行大断面隧道爆破技术的研究思路是:首先对爆破进行数值模拟,得到隧道断面和围岩的最大振速,分析爆破对围岩强度参数的影响;然后,根据数值分析、理论分析、结合工程经验和围岩实际选择爆破参数的范围,通过对各个爆破参数进行排列组合后进行爆破试验,得到最优参数;最后在实际施工中根据现场实际调整爆破参数以指导爆破施工。
111 数值模拟笔者对 类围岩中采用台阶法隧道爆破施工进行了数值模拟。
首先对上台阶开挖时进行数值模拟;然后再对下台阶爆破开挖时进行数值模拟。
爆破数值模拟采用了D YNA 程序,计算采用平面应变模型,装药采用集中的柱状装药,装药量按照隧道的面积折算为单位长度的实际装药量。
岩石材料采用弹塑性材料模型,炸药的材料模型为高能炸药燃烧模型。
围岩参数见表1。
部分分析结果如图1、2所示。
表1 隧道围岩参数围岩类别密度 g ・c m -3弹性模量 GPa 泊松比抗压强度 M Pa21420100128100 分析计算结果可以得出下面结论:上台阶爆破时:最大振动速度出现在拱顶的垂直方向和起拱处的水平方向上,此区正是爆炸波正入射作用点,综合考虑围岩的自重应力场,拱顶周边围岩为最危险的破坏发生区;从爆破振动的方向性出发,拱顶围岩内的垂直振动速度远大于水平方向,而直墙围岩内的水平振动速度远大于垂直振速。
因此,爆破产生的应力、速度有明显的方向性,即爆破图1 下台阶开挖时拱顶1m 处横向振动速率和时间的关系图2 下台阶开挖时拱顶1m 处竖向振动速率和时间的关系产生的径向应力大于切向应力;压应力作用下的径向方向的速度随距离的衰减速度远大于拉应力作用下的切向方向。
因此,在隧道围岩的附近范围内,以压缩破坏为主,而在一定范围以外,以拉伸破坏为主。
拱顶的垂直振动速度远大于直墙方向,而且拱顶方向的水平振速很小,这对于水平层理的围岩是十分不利的,容易产生层间的分离和破坏。
下台阶爆破时:对直墙的爆破振动是直接的,而对于拱顶的振动是由于地震波绕射过上台阶才产生的,其振动速度衰减很大,因此对拱顶的影响较上台阶爆破时明显减小;比较起拱处和拱顶的速度和应力场,可以发现,在起拱处的最大振动速度是拱顶的4～5倍,因此起拱处是最危险的破坏区;爆破地震波绕射过上台阶后,振动频率明显降低,分析结果表明拱顶的振动频率明显大于起拱处,而低频的振动对岩层更容易产生破坏。
112 爆破作用分析炸药在围岩内爆炸时,要对保留围岩造成损伤和破坏,从而影响围岩的稳定性。
爆破开挖对围岩的影响程度与采用的爆破方法和爆破参数有直接的关系。
合理选择爆破方法和爆破参数可以最大限度地降低爆破对围岩的损伤作用[1,2]。
结合数值分析和现场经验,为了降低爆破对围岩的损伤作用,可以采取以下的爆破原则:将一次爆破的所有炮孔分成多段起爆;选择雷管段数时,应加大相邻段的段位差,采用毫秒雷管和半秒雷管配合使用的方法增加雷管段别,应尽可能考虑掏槽区跳段排列雷管;在减振要求较高地段,除应适当减小炮孔内线装药密度外,还可采用周边预裂爆破技术阻隔爆破地震波向外传播;若采用空孔直眼掏槽爆破方案,应增加空孔数量或增大空孔直径,以加大临空面;采用合理的不偶合装药和空气间隔装药结构降低爆破振动,提高钻孔的准确性。
113 爆破参数确定前期开挖中发现,刚爆破后的隧道顶部能形成拱形,半眼痕比较清晰,但在排危石时拱部围岩不断掉落,直至形成一个门框形断面,如图3所示[3]。
这图3 前期开挖轮廊种现象形成的原因是由于层状岩层间粘接较差,当受到爆破冲击波的震动挤压,开挖轮廓线以外的部分围岩基本受到破坏。
因此,只要控制住爆破冲击波,减弱对拱部围岩的破坏,就可以开挖与设计断面相接近的拱部轮廓线。
因此,对爆破参数进行排列组合进行了爆破试验,寻求最佳爆破参数。
爆破现场试验取用的爆破参数选择如下[3]:先假定周边眼间距45～60c m ;光面爆破层间距60～75c m ;线装药量为每米012～014kg 。
按照假定地炮眼间距,光面层按照5c m 递增,线装药量按照每米0105kg 递增,排列组合后进行爆破试验。
经过爆破试验证明: 类围岩中周边眼间距为55c m 、光面层厚度为65c m 、线装药量为0130kg m 效果最好,半眼痕保存率高,经济性好; 类围岩中周边眼间距为55c m 、光面层厚度为70c m 、线装药量为0135kg m 效果最好。
114 施工中爆破参数的调整在施工过程中,必须严格控制钻孔位置、深度、外插角度以及装药量,确保周边眼的爆破参数符合设计要求[4]。
但是,因为围岩条件不断变化,所以需要在遵循设计原则的基础上,根据实际爆破效果来调整下一茬炮的爆破参数,以取得最佳爆破效果。
爆破参数根据围岩的情况调整光爆参数:对于容易坍塌之处均采用密钻眼弱装药法;开挖过程中,如果拱顶出现平板或爆破后经过排险出现拱顶平板,应该适时地修改部分参数。
如将起拱线以上部位光面层加大到75c m ( 类围岩)或者80c m ( 类围岩),周边顶眼装药量调整到0115kg m ( 类围岩)或者012kg m ( 类围岩),如果效果仍不理想,可将周边顶眼间距缩小到30c m ,在拱顶5m 范围内采用隔孔装药,不装药的孔装入导爆索。
2 层状围岩中锚固采用前述爆破原则和爆破参数能使开挖断面在多数情况下能够形成拱型断面。
但是由于地层条件多变,岩层厚度分布不均,使得爆破参数不可能完全达到理想情况,在一些区段还是能够形成非设计断面。
因此,需要分析锚杆的锚固机理,确定合理的锚固参数。
对于层状围岩中进行大断面隧道锚固技术57第2期 张振刚,等:层状围岩隧道施工爆破与锚固研究 的研究思路是:首先通过理论分析和现场观测分析爆破后断面形状,分析锚杆的锚固机理,根据锚固机理设计锚杆参数。
211 层状围岩中锚固机理层状围岩中层面的存在不仅使围岩的各向异性十分显著,同时造成了围岩的不连续性,使围岩的变形破坏和坍塌有特殊的形态。
层状围岩的变形、破坏很大程度上受层面控制,易于发生沿层面的坍塌。
尽管由于采用了新的爆破技术,还是有些地段顶部坍塌成平板状。
洞室开挖后层状围岩的破坏主要表现在垂直方向的弯张破坏。
这种弯张破坏出现的部位与同层面的倾角有关。
对缓倾地层,弯张破坏主要出现在顶部。
层状围岩中锚杆的锚固机理主要有以下一些理论:(1)锚杆的悬吊作用[5]锚杆的悬吊作用是将软弱的危岩直接悬挂于上方坚固的稳定岩层之中。
如果隧道顶部围岩松软破碎,或者由于开挖隧道而造成隧道顶部出现松动破裂区,这时锚杆的悬吊作用就是将这部分容易掉落的围岩悬吊在深部未松动的岩层上。
不稳定地层厚度根据地质调查或塌落拱高度确定,当其数值较难确定或厚度较大时,支护参数不容易确定。
(2)锚杆的组合梁作用组合梁观点认为:在层状围岩中开挖隧道,当顶板在一定范围内不存在坚硬稳定岩层时,锚杆的悬吊作用居于次要地位。
层状顶板中,较薄的顶板岩层容易发生离层开裂破坏,锚杆支护的组合梁作用是通过锚杆的锚固力把数层薄的岩层组合起来,增大了岩层之间的摩擦力,同时锚杆本身也提供一定的抗剪力,阻止岩层间的相对移动,从而形成类似锚钉加固的组合梁。
组合梁中全部锚固层共同变形,提高了顶板岩层整体的抗弯能力,从而大大减少岩层的变形和弯张应力,组合梁越厚,梁内最大应力、应变和梁的挠度就越小。
组合梁的理论示意如图4所示。
图4 组合梁锚固机理组合梁理论是锚杆将顶板岩层锁紧成较厚岩层的解释。
在分析中将锚杆作用与围岩的自稳作用分开,与实际情况有一定差距,并且随着围岩条件的变化,在顶板较破碎,连续性受到破坏的情况下,组合梁也就不存在了。