高地应力软岩隧道大变形预测及防治研究
公路隧道围岩大变形的预测预报与对策研究
公路隧道围岩大变形的预测预报与对策研究一、本文概述随着交通运输业的快速发展，公路隧道建设在我国交通基础设施建设中扮演着越来越重要的角色。
公路隧道围岩大变形问题一直是隧道工程中的技术难题，它不仅影响了隧道的正常使用，还可能对人们的生命财产安全构成威胁。
对公路隧道围岩大变形的预测预报与对策研究具有十分重要的现实意义和理论价值。
本文旨在深入探讨公路隧道围岩大变形的预测预报方法及其对策，旨在提高隧道工程的安全性和稳定性。
文章首先概述了公路隧道围岩大变形的定义、特点及其产生的机理，分析了影响围岩大变形的各种因素。
在此基础上，文章重点介绍了当前国内外在公路隧道围岩大变形预测预报方面的研究成果和实践经验，包括监测技术、预测模型、预报方法等。
文章还深入探讨了各种对策措施，如隧道支护结构设计优化、围岩加固处理、地下水控制等，以期为解决公路隧道围岩大变形问题提供有益的参考和借鉴。
本文的研究不仅有助于提升公路隧道工程的设计水平和施工质量，也为隧道工程的长期运营维护提供了科学的理论依据和技术支持。
通过本文的研究，我们期望能够为公路隧道围岩大变形的预测预报与对策研究做出一定的贡献，推动我国公路隧道工程技术的不断发展和进步。
二、公路隧道围岩大变形的概念和特点公路隧道围岩大变形是指隧道开挖后，由于地质构造、应力状态、地下水活动等多种因素的综合影响，导致隧道周边岩石产生显著的位移和形变。
这种变形不仅可能影响隧道的正常使用和安全，还可能导致隧道结构的破坏和维修成本的增加。
对公路隧道围岩大变形的预测预报与对策研究具有重要的理论和实践意义。
变形量大：与常规隧道变形相比，大变形往往具有更大的位移量，可能达到数十厘米甚至数米。
变形速率快：大变形通常在短时间内发生，变形速率快，对隧道结构的稳定性和安全性构成严重威胁。
影响因素复杂：大变形受多种因素共同影响，包括地质构造、地应力场、地下水活动、隧道开挖方式等。
这些因素相互作用，使得大变形的预测和防治变得更为复杂。
高地应力软岩大变形机理及防治措施研究现状
高地应力软岩大变形机理及防治措施研究现状作者：何欣来源：《卷宗》2019年第32期摘要：随着我国基础设施建设的不断发展，在各种复杂地质环境下修建的隧道会越来越多，特别是在围岩软弱，高地应力存在的隧道中。
在这种隧道的施工期间，隧道周边支护结构受力不断增加，受力时间长，变形增大。
最终导致支护结构变形破坏，严重影响正常施工。
为了有效的给出防治措施，就必须先弄清楚高地应力下软岩大变形的机理。
关键词：高地应力;大变形机理;防治措施1 引言近年来，我国的经济建设取得了巨大的进步，基础设施的建设发展迅速。
隧道的建设在我国的基础设施建设中有着举足轻重的地位。
目前隧道建设过程中隧道埋深越来越大，初始应力越来越高。
隧道周边也存在许多软弱围岩，软弱围岩一般认为是强度不高、表面风化严重、流变作用明显、破碎的具有这一类特质的岩石的总称。
在这种环境下修建隧道时，流变大、位移大等问题不断涌现。
基于这种情况，对其变形机理和防治措施研究成为了工程工作者的研究重点。
2 高地应力隧道大变形机理及防治措施研究该怎么定义高地应力呢？陶振宇[1]认为高地应力环境是指上部岩体总的质量小于岩体水平应力分量时。
目前对软岩的定义大致可以分为三种，分别是工程定义、指标化定义和描述性定义。
何满潮根据软岩的塑性机理和强度变化特征，把软岩划分为了四种，分别是高应力软岩、膨胀性软岩、复合型软岩、节理化软岩。
对于变形的产生，Terzaghi[2]根据大变形产生的原因将大变形划分为了两类。
第一类是挤出变形。
是指隧道开挖后岩体应力重新分布，造成部分岩体受力超过限制而产生变形。
第二类是膨胀变形，指围岩中的一些膨胀性矿物质与水发生反应而变形破坏。
除此之外，Anagnostou[3]认为大变形可以在任意岩层中产生，这是因为大变形主要取决于地应力的初始状态和岩层强度。
2.1 下面将列举二个例子分析高地应力软岩大变形机理及防治措施研究2.1.1 榴桐寨隧道[4，5]榴桐寨隧道是成都到兰州铁路线上一个必经隧道，它位于茂县与龙塘之间，修建时采取的是左线和又线分开修建的方案，其中左线和右线间距为30-40m。
高地应力隧道软岩大变形控制现场试验研究
桥丨隧I工丨程够高地应力隧道软岩大变形控制现场试验研究韩常领1，姚铁峰2，徐英俊3,夏才初3(1.中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西西安7 10075&.中交第二公路工程局有限公司，陕西西安7 100653,同济大学土木工程学院地下建筑与工程系，上海200092)摘要：文章依托宝汉高速公路连城山隧道工程,开展了“三台阶开挖、双层初期支护、无原位应力释放”和“三台阶、双层初期支护+原位应力释放”两种不同大变形的试研究，通据了围岩变形和围的变化规律"研究了山隧种的性。
结，“三台阶开挖、双层初期支护+应力释放”可控制隧围岩大变形。
关键词：软岩隧道;大变形;原位应力释放;双层初期支护;现场试验中图分类号：U451+.5文献标识码：A DOI：10.13282/ki.wccst.2020.11.035文章编号1673-4874(2020))1-029-040引言西区修建的高不山区延伸,特殊复隧多。
围、埋深大、地应力高等因为隧道建设过程中的重难点，因此大变形及施的研究是重要意义的。
多关大变形隧道治理的研究。
家竹菁隧道，土件复杂，以高地应力著称，采用一般标准的初期支护，洞移60〜80cm,拱顶下沉240cm，用层模筑混凝土衬砌"了大变形的发生、发展[1-2]0隧道是的高地应大变形隧道,最大变形量达100cm^±，平均变形在40〜60cm,拱大下为105cm,现场通护刚度、合理预留变形量、多重支护并用的手段,了隧道大变形3-4-。
尤显5木隧心段施工为，基于(、抗让结合、锚固加强”的变形理念，采用“超前导洞应力释放+圆形4层支护结构+径浆+杆+”变形,了隧道的大变形。
[6]水隧道为背了研究,针对隧道初期支护结构变形大、部分钢拱架扭曲、断裂，分别进行了双层初期支护与双层衬砌的试验，发层初期支护变形更小,工序更。
张7通木隧毛羽山隧道进行超前导洞试验，与不采用超前导洞法相比，正洞变形量可减少约30%〜40%,但尽管了超前导洞应力释放"产生过大变形，仍造成了初期支护侵限，这说明超前导洞应力释放能力是有限的。
高地应力软岩隧道大变形发生机理及控制技术研究
高地应力软岩隧道大变形发生机理及控制技
术研究
高地应力软岩隧道指的是处于高地应力环境下的软岩地层中开挖
的隧道。
由于所处的高地应力环境导致了软岩地层的高地应力状态，
因此开挖隧道时会导致地层变形和破坏，特别是隧道大变形。
因此，
对于这种隧道，需要研究其发生机理和控制技术。
隧道大变形的发生机理主要包括以下几个方面：
1. 地层原有结构的破坏：隧道开挖会破坏地层原有的结构，导致
地层松动和变形。
2. 地层的应力状态改变：隧道开挖会导致地层应力状态的改变，
特别是高应力地区的地层应力状态，从而引起地层的变形和破坏。
3. 近似于松散垫层的软岩：这种软岩原本就具有不易承受应力的
特点，因此在高应力环境下更加容易发生变形和破坏。
4. 地层水文特征：地下水会影响地层的应力状态和稳定性，因此
隧道开挖时需要考虑地下水的影响。
针对以上机理，可以采取以下控制技术：
1. 实施一定的支护措施：在隧道开挖时需要实施适当的支护措施，如喷锚、加固网等，以保证隧道的安全稳定。
2. 降低地层应力状态：采用降水、减载等措施来降低地层应力状态，从而减小隧道的变形和破坏。
3. 优化隧道设计方案：通过优化隧道设计方案，如采用浅埋式隧道、采用适当的半圆形、梯形等断面形式等，来减小隧道变形和破坏。
4. 做好隧道施工管理：严格控制隧道施工期间的工程质量和安全
管理，确保隧道的安全稳定。
综上所述，高地应力软岩隧道大变形的发生机理和控制技术是一
个综合性问题，需要对各种因素进行综合考虑，以保证隧道的安全稳定。
210878142_高原铁路隧道软岩大变形施工技术研究
Value Engineering表1软岩变形等级划分标准变形等级围岩强度应力比变形潜势围岩变形特征Ⅰ级0.2~0.5轻微开挖后围岩位移较大，持续时间较长，一般支护开裂或破损较严重，相对变形量3%~5%，围岩自稳时间短，以塑流型、弯曲型、滑移型变形模式为主，兼有剪切型变形。
Ⅱ级0.1~0.25中等开挖后围岩位移大，持续时间长，一般支护开裂或破损严重，相对变形量5%~8%，洞底有隆起现象，围岩自稳时间很短，以塑流型、弯曲型变形模式为主。
Ⅲ级0.10~0.15严重围岩自稳时间很短，开挖后围岩位移很大，持续时间长，以塑流型为主。
支护开裂或破损很严重，相对变形量5%~10%；洞底有隆起现象，流变特征很明显。
Ⅳ级≤0.10极严重围岩自稳时间很短，开挖后围岩位移很大，持续时间很长，以塑流型为主。
变形极难控制，采用加强支护仍出现很严重的开裂或破损情况，相对变形量大于10%；洞底有明星隆起现象，流变特征很明显。
0引言高原隧道因其海拔高、地质条件差的特点，在洞身开挖过程中，极易出现高地应力软岩大变形，如果处理不当，则会出现初期支护变形、二衬开裂等问题，严重影响施工安全、质量及进度，增加施工成本。
根据诸多大变形隧道施工所造成的安全、质量教训，在隧道建造各阶段，均应妥善处理隧道软岩大变形问题，并应通过合理的施工技术措施安全度过大变形段落施工。
[1]本文依托高原地区高原铁路某隧道，对高地应力软岩大变形施工技术进行研究，并重点分析了主要施工工艺，形成了一套综合施工技术，可为今后类似工程的施工提供一定的参考和经验。
[2]1工程概况高原铁路某隧道最大埋深1185m，正洞7960m存在大变形（轻微2940m+中等3170m+强烈1750m+极强烈100m）；贯通平导6648m存在大变形（轻微1970m+中等2828m+强烈1750m+极强烈100m），1号横洞610m存在大变形（轻微510m+中等100m），2号横洞670m存在大变形（轻微170m+中等400m+强烈100m）。
论防治隧道软岩大变形的技术研究
论防治隧道软岩大变形的技术研究摘要：随着我国社会的不断飞速发展，人们对隧道施工技术提供了更多的要求，尤其是针对隧道修筑过程当中的一些高地应力区，其非常容易造成隧道软岩大变形等诸多问题的出现。
因此，研究防治隧道软岩大变形的技术就具有非常重大的现实意义。
本文主要分析了隧道软岩大变形的原因，提出了软岩隧道大变形防治的一些相关的措施。
关键词：防治；隧道软岩；大变形；技术研究前言目前，随着我国铁路建筑事业的不断快速发展，人们对铁路建设的要求的关注也越来越多，其要求也越来越高。
但是，我国现阶段铁路建设的隧道也随着人们生活要求的提高，以及社会的迅猛发展也越来越多，并且隧道软岩大变形的问题在我国铁路建设的过程当中也是经常的发生，为了解决铁路建设过程之中的隧道软岩大变形等问题就显得至关重要，也是目前我国铁路建设过程之中一个迫在眉睫、尚待解决的关键性问题。
由于隧道软岩大变形会导致支护系统的进一步破坏，甚至会发生隧道坍塌等现象，进而严重影响隧道的安全性和施工进度。
通过本文，笔者一方面希望能够起到一个抛砖引玉的作用，另一方面希望能够给相关人员起到一定的指导作用。
一、隧道软岩大变形原因分析1.1地应力场对隧道变形的影响隧道的横截面积一般比较的大，使得隧道地段处的应力也很大。
尤其是对于软岩隧道而言，其地应力场对隧道变形的影响更加明显。
软岩隧道通过变形而形成炭质岩，进而容易产生严重的变形，还会导致隧道岩体出现破坏现象。
因此，高地应力是隧道发生变形的主要前提。
1.2地下水对隧道变形的影响地下水的存在对隧道岩体会产生静力作用，进而会导致隧道发生变形。
地下水对岩体会造成损伤，主要是会导致岩体的强度下降。
同时，对于页岩等岩体，一旦遇到水就会出现软化等现象，这更加会对岩体造成损伤。
隧道局部位置处的水也会降低岩体的强度，进而就会加剧隧道的变形。
因此，地下水的存在是隧道发生变形的主要内在原因之一，也是最主要的原因之一。
1.3围岩强度对隧道变形的影响隧道软岩主要由砂质页岩、粉砂页岩和炭质页岩等诸多物质组成，其中，围岩对隧道的强度也具有一定的影响。
深埋软岩隧道围岩大变形灾变机理及控制研究
深埋软岩隧道围岩大变形灾变机理及控制研究隧道工程中，软岩隧道的围岩大变形与灾变是比较常见的问题。
这种变形与灾变不仅会造成工程进展缓慢，也会对人们的生命财产造成威胁。
因此，对于软岩隧道围岩大变形和灾变机理的研究和控制显得尤为重要。
软岩隧道围岩大变形的形成机理是多方面的，常见的因素有以下几个方面。
1、围岩地应力的作用。
软岩隧道周围的地质结构较松散，地应力的大小受到了岩层变形和移位的影响，因此会对软岩隧道围岩产生较大的压力，并引起岩层的变形。
2、地下水的作用。
地下水的压力和流动方向也会使岩石发生变形。
因此，在软岩中开挖隧道时，如果不及时处理水的问题，就会因为水流的作用而引发滑坡、塌方等灾变。
3、开挖施工的影响。
软岩隧道开挖能力过强，会导致隧道周围的围岩受到破坏，并发生位移和塌方等变形现象。
4、围岩自身的性质。
软岩围岩本身具有一定的变形性能，加之地震、风化等环境因素的影响，也会导致围岩大变形。
为了控制软岩隧道围岩的大变形，需要对研究结果进行整合，实现多方面、多角度的控制措施。
1、优化支护结构。
在进行软岩隧道施工的过程中，可以采取更加严密的支护结构体系，如采用高强度材料、优化加固方案，从而控制围岩变形。
2、加强隧道预处理工作。
地下水可能是软岩隧道工程中最主要的问题之一，必须在隧道施工中加强对地下水的处理工作，确保水的流向和分配不影响围岩的稳定性。
3、动态监测围岩的变形。
采用遥感技术、GPS定位技术、遥感图像处理等技术手段，实现对软岩隧道变形过程的精确监测，从而及时控制围岩的变形程度。
4、应对地下水体系的不同。
软岩隧道围岩大变形不完全有一个模式，不同隧道周围的地下水体系因地质情况的不同而存在差异。
所以，针对不同的水体系，需要量身制定不同的应对措施。
5、提高施工过程的效率。
软岩隧道工程的施工周期通常比较长，如果不能在较短时间内完成相应的工程，就会让软岩隧道工程变得繁琐和冗长，从而增加了围岩险象，预测灾变等的可能性。
隧道软岩大变形的力学机制及其防治措施
隧道软岩大变形的力学机制及其防治措施摘要：介绍软岩含义，简要分析隧道围岩变形机制，介绍国内外部分关于隧道变形的支护理论，列举了常见的支护措施及变形控制技术。
关键词：隧道软岩；力学机制；防治措施1软岩含义及力学特性关于软岩的含义至今仍然有多种解释。
1981年在东京召开的“国际软岩学术讨论会”规定“软弱、破碎和风化岩石”为软岩[1]，属于定性的规定。
国际岩石力学学会（ISRM）对软岩给出了定量的规定～定义软质岩为单轴抗压强度在0.5～25MPa的岩石。
近年来，在我国的水工、道路及矿山建设中，越来越多地涉及到软岩工程问题，大量工程实践提供了众多成功经验和失败教训，成为软岩技术发展的推动力。
孙钧教授总结软岩的基本特征是强度低，孔隙率高，容重小，渗水、吸水性好，易风化，易崩解，具有显著的膨胀性和明显的时效特性，认为高地应力地区的岩石蠕变将呈非线性性态发展。
2隧道围岩变形机理隧道围岩变形机理的研究进展和岩体力学的发展存在着紧密的关系。
在长期的工程实践和理论研究中，尤其是近代岩土力学、工程地质力学的发展，使我们对坑道开挖后在围岩中产生的物理力学现象有了一个较为明确的认识。
关于大变形的形成机制，一般分为以下两类[2]：（1）坑道开挖后将引起围岩一定范围内的应力重新分布和局部地壳残余应力的释放：从力学角度看：坑道开挖前的围岩处于初始应力状态，即前面所述的初始地应力场，我们称为一次应力状态。
坑道开挖后由于应力重新分布，坑道周边围岩处于由开挖引起的应力场中，这种应力状态我们称为二次应力状态，又称为毛洞的应力状态。
如果二次应力状态满足坑道稳定的要求，则可不加任何支护，坑道即可自稳。
如果坑道不能自稳就须施加支护措施加以控制，促使其稳定。
因此，采取支护措施后的应力场称为三次应力场或支护后的应力场。
应力控制实质上就是控制围岩的变形和松弛。
这是软弱围岩隧道设计施工的主要原则。
就是说要想控制住围岩的松弛，就要控制住围岩的变形。
（2）岩石中的某些矿物和水反应而发生膨胀。
高地应力软岩隧道大变形特征与处治技术
高地应力软岩隧道大变形特征与处治技术作者：覃子秀林志严远方冯万林吴秋军来源：《西部交通科技》2023年第11期摘要：文章結合依托工程对高地应力软岩隧道大变形特征与处治技术展开研究，得出如下结论：（1）大变形灾害严重程度与地应力等级、围岩软弱程度高度相关，地应力越高、围岩越软弱，大变形越严重；（2）大变形灾害具有变形量大、持续时间长以及空间分布不均的特点；（3）大变形灾害处治应遵循“抗放结合、共同承载、动态控制”的原则，采取多项主动支护措施，降低灾害影响。
关键词：高地应力；隧道；大变形；施工技术；灾害处治0引言近年来，我国公路路网向地质条件与地质环境更为复杂的中西部延伸，配套的隧道工程也因地质条件等因素逐渐向大埋深、地质因素更复杂的方向发展，复杂的工程条件带来诸多影响隧道结构稳定性的问题。
目前，学者们针对高地应力软岩大变形灾害开展了大量研究工作，深入地认识了大变形特征与变形控制技术。
赵瑜等［1-2］结合数值模拟手段，对高地应力软岩隧道大变形特征进行了分析。
朱朝佐等［3］结合分段施工工艺，提出了采用格栅纵向连接形式以提高支护结构纵向整体性的方法。
张宏亮等［4］分析比对了武都西隧道大变形多种施工方案，认为应力释放至一定程度后及时施作二衬可有效解决大变形问题。
卢阳［5］结合文笔山隧道大变形处治成功案例，提出了“因隧制策，动态调整”的施工原则。
另外，也有学者认为高地应力软岩隧道施工应采取“强支护”措施对抗围岩变形，但这并不适用于所有等级的大变形灾害，容易对现场施工产生误导。
本文根据高地应力软岩隧道大变形特征，结合依托工程，对变形控制技术进一步探索与研究，以期形成成套处治技术，解决高地应力软岩隧道大变形控制技术难题。
1 高地应力软岩隧道大变形特征1.1 工程背景木寨岭特长隧道全长15 km，最大埋深为629.1 m，穿越木寨岭，沟通西南地区与甘肃及西北地区。
隧址区地质环境极其复杂，地处秦岭构造带，工程开展极具挑战，在建设期间发生了强烈的大变形灾害。
高地应力软岩大变形隧道防控关键技术研究
高地应力软岩大变形隧道防控关键技术研究李国良1，李宁2，丁彦杰3（1.中铁第一勘察设计院集团有限公司总工程师办公室，陕西西安710043；2.中铁第一勘察设计院集团有限公司桥梁隧道设计院，陕西西安710043；3.中铁第一勘察设计院集团有限公司国家轨道交通重点实验室，陕西西安710043）摘要：为有效控制软岩大变形，结合初始地应力状态划分标准，提出以强度应力比、地应力量值为评价基准的高地应力划分标准；基于变形等级划分标准，结合工程实践，将变形等级划分为4个等级。
在变形机理及影响因素研究的基础上，提出高地应力软岩隧道设计与施工关键技术，制定高地应力软岩隧道支护适应性评价标准，建立软岩大变形隧道的变形控制管理体系，为高地应力软岩隧道的设计施工及变形治理提供参考。
关键词：隧道；高地应力；软岩大变形；变形分级；变形控制；管理体系中图分类号：U456.3文献标识码：A文章编号：1001-683X（2020）12-0069-05 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2020.12.0690引言近年来，随着隧道工程向“长、大、深、难”方向发展，高地应力软岩大变形隧道不断涌现。
软岩大变形通常表现为围岩变形量大、变形速率高、变形持续时间长，极易发生初支变形破坏、钢架扭曲、侵限拆换，甚至二次衬砌压溃等现象，给设计和施工带来极大困难。
自20世纪出现首例高地应力软岩大变形隧道后，软岩大变形就一直是困扰地下工程的难题，解决该类问题的研究也逐渐展开［1-4］。
结合工程实践，从变形分级、变形机理、变形控制技术等方面，探讨高地应力软岩隧道相关技术问题，有利于减少工程事故，达到控制风险、减少损失的目的。
1高地应力判定高地应力是一个相对概念，它与岩体所受的应力历史及岩体强度、岩体弹性模量等因素有关。
对于高地应力的判定，尚无统一规定，一般采用定量法、应力比值法和强度应力比法判定，国内外常用的地应力判定划分标准见表1。
隧道软岩大变形的防治技术 研究生小论文作业
隧道软岩大变形的防治技术Xx（xxxxx大学，xx市000000）摘要：深埋隧道通过软岩和断层带时，在高的地应力和富水条件下通常产生大变形。
这种隧道围岩变形量大，而且位移速度也很大，一般可以达到数十厘米到数米，如果不支护或支护不当，收敛的最终趋势是隧道将被完全封死，如果发生在永久衬砌构筑以前，往往表现为初期支护严重破裂、扭曲，挤出面侵入限界。
这种大变形危害巨大，严重影响施工工期或者线路正常运营，而且整治费用高昂。
关键词：高地应力;软岩;大变形;防治措施引言：修建中的某隧道位于高地应力区,局部地段地下水发育,易产生软岩大变形。
在分析隧道围岩发生大变形原因的基础上,从设计和施工两方面讨论了隧道大变形的防治措施,优化了支护参数,取得了良好的效果。
1. 软弱围岩隧道地质特征软弱围岩一般是指岩质软弱、承载力低、节理裂隙发育、结构破碎的围岩，工程地质特点有：(1)岩体破碎松散、粘结力差：一般为土层、岩体全风化层、挤压破碎带等构成的围岩，由于结构破碎松散，岩体间的粘结力差，开挖洞室后，仅靠颗粒间的摩擦效应和微弱胶结作用成拱，这类岩体极不稳定，尤其是在浅埋地段容易发生坍塌冒顶。
(2)围岩强度低、遇水易软化：一般以页岩、泥岩、片岩、炭质岩、千枚岩等为代表的软质岩地层，由于其强度低、稳定性差，开挖暴露后易风化、遇水易软化，尤其是深埋地段受高应力影响容易发生塑性变形，造成洞室内挤。
(3)岩体结构面软弱、易滑塌：主要是存在于受结构面切割影响严重的块状岩体中，由于结构面的粘结强度较低，开挖后周边岩体极易沿结构面产生松弛、滑移和坠落等变形破坏现象。
2．发生围岩大变形的地质条件及隧道围岩大变形发生机理大变形目前还没有一个统一的定义，目前有的学者提出根据围岩变形是否超支护的预留变形量来定义大变形,即在隧道，如果初期支护发生了大于25 cm(单线隧道) 和50cm(双线隧道)的位移，则认为发生了大变形。
姜云、李永林等将隧道围岩大变形定义为：隧道及地下工程围岩的等一种具有累进性和明显时间效应的塑性变形破坏,它既区别于岩爆运动脆性破坏，又区别于围岩松动圈中受限于一定结构面控制的坍塌、滑动等破坏。
高地应力软岩隧道大变形控制技术
contents
目录
• 引言 • 高地应力软岩隧道变形机理分析 • 大变形控制技术措施 • 现场监测与信息化施工技术 • 工程案例分析与经验总结 • 结论与展望
01 引言
背景与意义
随着我国交通基础设施建设的不 断推进，高地应力软岩隧道建设
日益增多。
高地应力软岩隧道大变形问题已 成为制约隧道建设与安全运营的
化开挖方法、加强初期支护等手段，有效减小了隧道变形。
03
案例三
某水电站引水隧洞工程，在高地应力软岩区域采用双层初期支护和径向
注浆等技术措施，确保了隧洞的稳定性和安全性。
成功经验总结
重视地质勘察和超前地质预报
采取综合控制措施
准确掌握地质情况和变形特征，为制定合 理控制措施提供依据。
结合工程实际情况，采取多种控制措施相 结合的方法，如超前支护、注浆加固、优 化开挖方法等。
布置合理的监测点位
结合隧道地质条件和施工工况，在关键部位和变形敏感区域布置监 测点，确保监测数据的准确性和代表性。
监测数据采集与处理
实时采集数据
按照监测方案要求，定期对监测点进行数据采集，确保数据的及 时性和连续性。
数据处理与分析
对采集到的数据进行整理、分析和处理，提取有用的变形信息和趋 势，为隧道施工提供决策支持。
将隧道断面分成上下两个台阶进行开挖，先开挖上台阶并及时支 护，再开挖下台阶，保持围岩稳定。
支护结构设计与选型
初期支护结构设计
根据围岩级别和变形量大小，设计合理的初期支护结构形式和参数， 如喷射混凝土厚度、钢筋网片规格等。
钢拱架选型与布置
根据隧道断面形状和尺寸选择合适的钢拱架型号和间距，并进行合 理布置，形成有效的支护体系。
专题十一高地应力软岩隧道大变形控制技术(乌鞘岭隧
围岩强度应力比= Rb /max
(2-1)
表 2-1
标准类别 法国隧道协会 我国工程岩体分级基准 日本新奥法指南(1996) 日本仲野分级
围岩强度应力比的分级基准
极高地应力
高地应力
＜2
2~4
＜4
4~7
＜2
4~6
＜2
2~4
一般地应力 ＞4 ＞7 ＞6 ＞4
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2.2 隧道大变形的概念
各类围岩在正常施工条件下都会产生一定的变 形，隧道施工规范、新奥法指南及衬砌标准设计等 对各类围岩及各种支护结构都规定有不同的预留变 形量以容纳这些变形 。
以圆形巷道在λ＝1.0，σv=σH 时的情况进行分析， 由弹性力学可知，如果处于弹性阶段，则围岩中任
一点的应力σr、σθ可用下式表示:
r V(R 0/r)2V θV(R 0/r)2V
(2-24)
以r=R0代入(2-24)式，可得： θ 2V
所以当Rb/σv<2时，洞室周边将产生塑性变形。
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2.4.2 塑性区的影响因素分析
0.6
0.3
0
0
250
500
750
1000
埋深/m
图2-11 F7洞壁位移随埋深的变化规律
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(2)强度应力比
图2-18分别为乌鞘岭隧道分区段拱顶下沉及墙腰水 平位移与强度应力比的关系曲线。
位移值 /m
1
0.8
0.6
拱顶
墙腰 0.4
0.2
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
强度应力比
图2-18 F7洞壁位移随强度应力比的变化规律
(2-26)
高地应力煤系软岩地层隧道大变形控制研究
Ｔｈ ｅ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ａ ｇ ｏ ｏ ｄ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｏ ｆ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｔ ｈ ｅ Ｉ ａ ｒ ｇ ｅ ｄ ｅ ｆ ｏ ｍ ａ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｈ ａ ｄ ｂ ｅ ｅ ｎ ｍａ ｄ ｅ
第３ ７卷 第 １期
２ ０ １ ３年 ２月
北
京
交
通
大
学
学
报
Ｖ０ １ ． ３ ７ Ｎｏ． １ Ｆｅ ｂ ．２ ０ １ ３
Ｊ Ｏ ＵＲ Ｎ ＡＬ ０ Ｆ Ｂ Ｅ ＵＩ Ｎ Ｇ Ｊ Ｉ Ａ ０Ｔ ０ ＮＧ Ｕ ＮＩ ＶＥ Ｒ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ
文章编号 ： １ ６ ７ ３ — ０ ２ ９ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ １ ６ — ０ ５
高 地应 力煤 系软 岩 地层 隧道 大 变 形控 制研 究
王 永 红 ， 齐文 彪２
（ １ ． 北京交通大学 隧道与地下 工程 教育部工程研究 中心 ， 北京 １ ０ ０ ０ ４ ４ ；
２ ． 吉林 省水 利水 电勘测设计研究 院， 吉林 长春 １ ３ ０ ０ ２ １ ）
摘
要： 针 对 复杂条件 下 高地应 力煤 系软岩 地层 隧道 大 变形和 施 工难 点 ， 采 用理 论 分 析 、 数 值 模 拟
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ａ ｎ ｄ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｗｅ ａ ｋ ｒ ｏ ｃ ｋ ｓ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ １ ｍｅ ａ —
隧道高地应力软弱围岩大变形控制技术研究
隧道高地应力软弱围岩大变形控制技术研究摘要：在隧道施工过程中，受高地盈利软围岩等相关断层带地质因素的影响，经常会发生围岩挤压变形情况，增大空间位移，并延长变形周期，为施工带来严重的负面影响。
基于此，本文通过实际案例工程进行分析，明确现阶段隧道高地应力软弱围岩大变形控制技术的有效应用策略，以供参考。
关键词：隧道；高地应力软围岩；大变形；控制技术引言：随着时代不断发展，我国铁路行业逐渐创新，大量的铁路建设工程被提出，以满足当前的交通需求。
但在实际的施工过程中，受其工程自身的性质影响，不同区域的地质情况差异性较大，需要施工人员有效的克服外界因素的影响进行施工，尤其是部分软弱围岩隧道工程，以此来提升施工整体质量。
一、工程案例分析本文以我国甘肃省某隧道工程为例，该工程为双洞单线分离式特长隧道，隧道总长为19千米，受区域影响，该地区的地质条件较为复杂，如包括断裂带、背斜以及斜向构造等，在实际的施工过程中，直接影响容易发生变形，影响工程的质量。
据相关数据显示，隧道洞身需要穿过的板岩区占总长度的46％，总计各类软岩长度占总长度的84％，为施工带来较大的难度，甚至造成严重的围岩滑塌事故，影响工程的开展。
在施工区域，主要的地层岩性为二叠系板岩夹碳质板岩，导致其围岩受地质构造的影响较大，岩体极破碎，层间结合较差，整体稳定性不高。
在施工过程中，由于围岩地质自身的性质影响，断层带围岩及其破碎，主要采取人工开挖形式，施工进度较为缓慢。
在实际的运行过程中，经常出现喷射混凝土开裂、拱架扭曲变形以及掉块情况，进而影响当前的整体施工质量。
同时，在进行开挖过程中，由于其自身的性质影响，围岩极不稳定，容易发生变形，最终导致支护结构变形，出现侵限情况，二次砌衬出现开裂[1]。
二、隧道高地应力软弱围岩大变形控制技术应用在进行隧道施工过程中，工作人员应结合实际情况对软弱围岩变形情况进行合理的分析，并灵活应用合理的技术进行施工，逐渐更新施工理念，有效的控制围岩大变形情况，提升工程整体质量，具体来说，主要包括以下几方面：（一）新奥法组织施工灵活应用新奥法进行施工，可以从根本上促使施工效率等得到提升，并灵活利用当前的技术理念进行创新，以满足实际的施工要求。
高地应力软岩隧道变形特征与控制技术研究
理念 ， 并进一步提 出了超 前加固 ， 封 闭掌子面 ， 采用双层初支 ， 扩大拱脚等具体控制措施 ， 较好的控制 了隧道 围岩的变形 ， 保证 了隧
道 的施 工安全。
关键词 ： 高地应力 ， 软岩 隧道 ， 变形特征
中图分类号 ： Ｕ ４ ５ ６ ． ３ １ 文献标识码 ： Ａ
０ 引 言
布， 初期支护 喷射 混凝土开裂 、 脱落 ， 型钢屈服 。 于高地应力 区 ， 其初 始原 岩应 力很大 ， 另 一方 面岩体 本身 承 载力 本 文针对广昆线老 东 山隧道 构造挤 压带 段 的围岩 大变 形 问 极低 ， 所 能够分担的应力 很小 ， 单 纯采 用传 统的 “ 以放 为 主 ， 先 放 题， 通过对隧道初 期支 护变形 特征 和原 因进行 系统 分析 ， 确 定 了 后抗 ” 的围岩变形控制原 则 ， 势必 会导致 围岩极快 的达 到其 屈服 控 制围岩变形 的控制原则和具体控制措施 。 强度而失稳破 坏。
第３ ９卷 第 ｌ ３期 ２ ０ １ ３年 ５ 月
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣ ＨｎＥＣ ｒ Ｕ ＲＥ
山 西 建 筑
Ｖｏ １ ． ３ ９ Ｎ ｏ ． １ ３
Ｍａ ｙ ． ２ ０ １ ３
・１ ６ ５・
文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５（ ２ ０ １ ３ ） １ ３ － ０ １ ６ ５ — ０ ３
措施 ， 对施工过程实施 “ 动态管 理”， 实现 变形 开裂 的长期 有效 可 １ ． ３ 变形 速度 快 掌子 面 先行 位 移、 掌子 面 挤 出位移 、 掌 子面 后方 位 初 期支护后下沉速率一般可 达到 ３ ０ ｍ ｍ ／ ｄ 、 收敛 速率 一般 可 控 。具体按 “ 移 、 各台阶拱脚下沉和地 下水 对初期 支护 影响 ” 等 五个方 面来 进 达到２ ５ ｍｍ ／ ｄ ， 特殊地质段下沉速率最大 可达 到 ７ ０ ｍ ｍ ／ ｄ 、 收敛 速 率一般 可达到 ４ ８ ｍ ｍ ／ ｄ ， 而且其变形 速度 降低 缓慢 。 行控制 。 ２． ２． １ 掌子面先行位移控制
高应力软岩公路隧道大变形机理及工程应用研究
高应力软岩公路隧道大变形机理及工程应用研究摘要：随着我国高等级公路建设的发展，近年来复杂地质条件下的长大隧道不断涌现，这些隧道地质环境恶劣，围岩软弱，且往往伴随较高的地应力，给高速公路长大隧道的设计和施工带来了巨大的挑战。
高地应力软岩隧道工程的共同特点是围岩软弱、地应力高、地应力与围岩强度比值高、变形剧烈且持续时间较长，软岩隧道工程的难点体现在结构强度的设计、施工工法和后期维护。
关键词：高应力软岩公路隧道，大变形机理，工程应用研究前言：随着我国西部大开发的深入，我国的铁路，公路建设将穿越更多更长的高应力软岩地段。
而对于我国的资源开采，水电建设。
也会遇到更多的高应力软岩情况。
但是由于我国目前所掌握的理论知识。
还无法对高应力软岩的力学行为做出合理的解释，因此目前高应力软岩隧道支护失败的例子相当多。
所以对高应力软岩开展研究具有一定的工程应用价值。
由于我国西部地区地形条件复杂，公路建设中将会遇到更多的问题，但是我国对西部地区的公路建设需求量又相当大，因此，在西部地区复杂地质条件下。
公路建设所应对的高应力软岩事件越来越多。
给复杂条件下公路隧道的设计和施工带来了巨大的挑战。
一、高应力软岩公路隧道：高应力软岩是指在较高应力水平条件下不才发生显著变形的中高强度的工程答体，其地质特征是泥质成分较少，但有一定含量，砂质成分较多，如泥岩、泥质砂岩等。
工程特点是在深度不大时表现为更岩的变形特征，当深度加大至一定值时就表现为软岩的变形特性。
在山区公路建设中，隧道不断涌现，而由于山区所在的地形地质条件复杂，所以隧道所处的复杂地形条件建设过程中容易出现高应力软岩情况。
这也就使得隧道建设过程中会遇见一些常见的地质灾害和高应力所引发的地质灾害。
因此，在隧道建设过程中，对高应力软岩情况所造成的地质灾害这里是相当重要的问题。
而且在隧道建设过程中，对高应力软岩情况的应对也成为了世界性难题之一。
引起了国际隧道工程界的广泛重视。
从上世纪60年代开始，国际研究界对高应力软岩的概念一直存在争议，目前仍未形成统一的认识。
高地应力软岩隧道变形规律及让压支护技术研究
高地应力软岩隧道变形规律及让压支护技术研究
随着城市化的不断发展，地下交通建设日益增多，软岩隧道作为地下交通的重要组成部分，受到了广泛的关注。
然而，由于软岩隧道地质条件的复杂性和高地应力的存在，隧道在施工和使用过程中会出现一系列的变形问题，如地表沉降、隧道变形等，给隧道的稳定性和安全性带来了巨大挑战。
高地应力是指地下深部岩石或土体受到的巨大应力。
在软岩隧道中，高地应力往往是隧道变形和地质灾害的主要原因之一。
高地应力的存在导致了软岩隧道的变形规律与一般隧道不同。
研究软岩隧道的变形规律，对于制定合理的支护方案和保障隧道的稳定性具有重要意义。
在软岩隧道的变形规律研究中，让压支护技术是一种常用的方法。
让压支护技术是通过施加合适的水平预压力，使隧道周围的岩体形成一个与隧道内部变形相对的变形体系，从而减小隧道的变形量和应力集中。
让压支护技术的核心是通过控制岩体的变形，减小隧道周围的应力释放，提高隧道的稳定性和安全性。
让压支护技术的研究主要包括两个方面：一是预测软岩隧道的变形规律，为让压支护方案的制定提供依据；二是开展让压支护技术的施工实践，验证其效果和可行性。
在预测软岩隧道变形规律方面，需要通过现场观测和数值模拟等手段，结合软岩隧道的地质条件和高地应力特点，确定隧道的变形规律并制定相应的
让压支护方案。
在实践中，需要选择合适的让压支护材料和施工工艺，确保支护效果和施工质量。
总之，高地应力软岩隧道的变形规律研究及让压支护技术的研究是解决软岩隧道变形和地质灾害问题的重要途径。
通过深入研究软岩隧道的变形规律，结合让压支护技术的应用，可以有效提高隧道的稳定性和安全性，为地下交通建设的持续发展提供有力支撑。
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高地应力软岩隧道大变形预测及防治研究摘要：总结高地应力软岩隧道大变形成因，比较各种大变形预测技术，归纳大变形防治措施。
分析表明：大变形形成机制、变形模式与一般围岩
变形破坏不同，需要加强研究；目前还没有形成一套系统、完善和易于推
广应用的现场地质分析、监测试验、分析评价预测体系；在支护参数方面，需要一套预测预报方法体系和相应工程对策；针对不同机制、不同等级的
大变形，需制定合理大变形防治措施。
以期为今后软岩大变形稳定性控制
提供有益参考。
关键词：隧道稳定性高地应力大变形预测与防治
高地应力下软弱围岩挤压大变形，是目前备受关注的隧道难题之一，
其变形机理及结构受力特征复杂，目前尚未得到完整的解决。
首例严重的
交通隧道围岩大变形是1906年竣工的长19，8km辛普伦I线隧道；我国
南昆铁路线家竹箐隧道390m(IDK579+170～+560)洞段发生大变形：日本
艾那山I线400m大变形路段用36个月才得以通过。
总之，目前在围岩大变形机制、围岩大变形的预测理论和控制技术方
法体系方面值得进一步深入研究，具有科学理论意义和现实价值。
1 大变形成因分析
1.1地质方面的原因
根据我国大量隧道统计，大变形隧道多发生在泥岩、页岩、千枚岩等
软岩，在构造及风化影响显著时变形更大，同时伴有地下水渗流和高地应
力时更易产生大变形。
1.2施工方面的原因
隧道围岩变形量的大小除受地质条件客观因素影响外，与施工方法及手段有很大的关系。
如果喷锚支护施做不到位、仰拱和二次衬砌距离掌子面距离过长、开挖后无法及时封闭成环，而重点放在施工进度，施工单位变形监控量测不规范或不及时、钢架底部悬空或长期积水浸泡，得不到及时处理等因素都对大变形的发生有直接的影响，甚至促进了大变形发生。
1.3设计方面的原因
主要表现在对地质条件了解不够，根据有限的探孔了解地质情况，对变形程度估计不足，以致支护措施不到位。
如果设计的锚杆不够长，就无法穿过松动圈，对围岩加固起不到很好的作用。
钢架强度、刚度不够，或者钢架间距过大，就无法抵抗巨大的围岩压力。
预留变形量过小，很容易导致初期支护侵入二次衬砌部位，有时甚至要拆掉初支以保证二衬尺寸。
2 围岩大变形预测预报研究
Muirwood提出用坚固系数来预测隧道围岩稳定性(挤出)，坚固系数被定义为岩石单轴抗压强度和上覆围岩自重应力的比值。
后来，这一参数在日本被用以进行围岩隧道的挤出预测(Nakano)。
我国石家庄铁道大学学者提出应力强度比，即最大主应力、围岩切应力或垂直主应力与单轴抗压强度的比值。
3 大变形防治研究
刘志春以隧道极限位移为，在软岩大变形隧道二次衬砌施作时机方面进行探讨和尝试。
王树仁对具有应力扩容型和结构变形型的软岩隧道，采用刚隙柔层支护技术成功解决了高应力大变形支护。
刘招伟提出以“钢拱架+柔性预应力锚索+钢纤维喷射混凝土”为主初期支护系统对抑制乌鞘岭隧道高地应力软弱围岩大变形。
李树军采取“先柔后刚、先放后抗”方针
了挤压软弱围岩的大变形施工。
H.L.Dai提出了一种用于软岩隧道的分析
方法和软岩隧道的安全标准。
GuofengLI建立了一个交叉巷道的力学模型，提出了双螺栓稳定性控制技术。
铁二院从预留变形量出发，并根据已有工程实例和研究成果提出三级
划分标准，如表1，相应的防治基准如表2所示。
隧道正常预留变形量对
于单线隧道一般不大于15cm，对于双线铁路隧道不大于30cm，并取上述
值0.8倍作为正常变形值上限，即，单线隧道支护位移不应大于13cm，
双线隧道支护位移不应大于25cm。
取上述正常值的2倍作为大变形的下限，即：隧道施工时，如果初期支护发生了大于25cm(单线隧道)和
50cm(双线隧道)的位移，则认为发生了大变形，在现场得到了很好的应用
和证明，值得进一步推广。
4 存在的问题
隧道及地下工程施工中的大变形问题出现已经一个多世纪，但在理论
认识和支护方法上仍然还存在许多问题，主要表现为：
(1)重大关键工程的大变形机制仍然需要专门研究。
尤其是强震区高
地应力大变形形成机制、变形模式与一般的围岩变形破坏不同，应从应力
条件、围岩工程力学特性和结构特征以及围岩变形流变效应和空间效应等
方面都需要深入研究。
(2)目前各种岩石力学理论和方法、监控量测技术、测试技术等各有
所长，但是在测试方法应用以及预测方面研究工作比较零散，没有形成一
套系统、完善和易于推广应用现场地质分析、监测试验、分析评价的动态
预测体系。
(3)目前关于泥岩、页岩、千枚岩等软岩大变形预测及防治技术研究工作比较零散，缺乏规范的施工程序，更没有形成一套预测预报方法体系和相应结构参数。
(4)大变形处治对策还不能达到推广应用和系统施工的程度，需要针对不同机制、不同等级的大变形，制定相应的合理防治对策。
总之，目前高地应力软岩隧道大变形机制、预测理论和控制技术方法体系方面，仍然值得进一步研究。