隧道工程不良地质隧道施工全解

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2~4
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高地应力挤压性围岩的变形特点
变形量大； 变形速度高； 变形持续时间长
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8.3.4膨胀、挤压型隧道设计理念
柔性结构设计 先行导坑法 多重支护法 可缩式支护法 分段综合控制法
刚性结构设计 大刚度支护和衬砌结构 大范围围岩加固法
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8.3.5施工要点
⑴ 加强观查与量测； ⑵ 合理选择施工方法； (3)防止围岩湿度变化； (4)合理进行围岩支护； (5)适时衬砌，控制变形
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8.3.3 高地应力作用下的软岩
概念：高地应力是相对概念，相对于围岩强度而言，也就是说， 当围岩内部的最大地应力与围岩强度的比值到一个水平时，称 为高地应力
围岩强度应力比：Rb/smax
标准类别 极高地应力 高地应力 一般地应力
法
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2~4
>4
中
<4
4~7
>7
日(新奥法)
<4
4~6
>6
日(仲野)
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8.4 黄土
1.黄土分类及其对隧道施工的影响 ⑴ 黄土节理 ◆在隧道开挖时，土体顺着节理张松或剪断。 ◆隧道顶部极易产生“塌顶”； ◆侧壁普遍出现掉土。
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⑵ 黄土冲沟地段
隧道沿黄土冲沟或塬边(四边陡、顶上平的黄土高 地)地段穿过，且覆盖较薄或偏压较大时，容易发生 较大的坍塌或滑坡现象。 ⑶ 黄土溶洞与陷穴
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膨胀岩的判定，两个阶段： 定性阶段 初步野外地质性质目的：判定是否是膨胀岩石 定量阶段 详细判定目的：在初步确定是膨胀岩石的基础上， 进行室内测试，作进一步的量化判别与分类。
分别按照表8-3-1、8-3-2进行判别与分类
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8.3.2 膨胀土围岩对隧道施工的危害
⑴ 围岩裂缝 ⑵ 隧道下沉 ⑶ 围岩鼓出(包括底鼓)、坍塌 ⑷ 衬砌变形和破坏
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2.黄土隧道的施工方法
◆施工原则： “短开挖、少扰动、强支护、实回填、 严治水、勤量测”。 ◆开挖方法：短、超短台阶法、环形开挖留核心法。
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8.5溶洞
岩溶：可溶性岩层，如石灰岩、白云岩等，在 水的作用下产生沟槽、空洞以及地表陷穴等现象。
溶洞：溶洞是岩溶现象的一种。 1. 溶洞的类型及其对隧道施工的影响 ◆溶洞类型： ●死、干、小型溶洞：较容易处理 ●活、湿、大型溶洞：较难处理。
超前地质预报：
工程水文地质素描；
预报方法
物理探测 富水断层破碎带位置；
预报内容
对施工影响； 地下水活动
预报方式
长期；中期；短期
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注浆堵水并加固围岩 原则：堵截为主，排引为辅； 开挖及支护 开挖方法：半断面法、正台阶预留核心土法、双 侧壁导坑法 开挖手段：非钻爆开挖和控制爆破
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8.3膨胀性和挤压性围岩
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第八章
不良地质隧道施工
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8.1 概述
不良和特殊地质地段隧道施工一般原则： 尽可能准确掌握不良地质情况； 制定相应的施工方案及处理措施； 及时修正设计，保证施工安全和隧道质量
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8.2 富水断层破碎围岩
施工总原则：
“先治水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、
勤检查、稳步前进”。 钻孔超前探测；
组成： 土中粘土成分主要由蒙脱石等亲水性矿物组成。 特点： 质软，强度低； 自由膨胀率高； 空隙率大； 易风化，崩解性强； 膨胀压力大
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膨胀形围岩隧道变形特点： ⑴ 明显的塑性流变特性，开挖后塑性变形大。 ⑵ 初期围岩变形大，且变形发展速度快。 ⑶ 膨胀压力将使得围岩压力显著增加。
膨胀岩的判别与分级 (1)间接反应岩石膨胀指标：矿物成分、颗粒含量、阳 离子交换量、干燥饱和吸水率。 (2)直接反应岩石膨胀指标及不同荷载下的膨胀率大小
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◆对隧道施工影响： ●溶洞岩质破碎，容易发生坍塌； ●溶洞位于隧道底部，充填物松软且深，使隧道基 底难于处理； ●溶洞涌泥危及施工。 2. 隧道遇到溶洞时的工程对策 处理溶洞的方法：“引、堵、越、绕”四种。
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⑴引
◆注意：遇到暗河或溶洞有水流时，宜排不宜堵。
◆方法：暗管、涵管或小桥等。
浆砌片
隧道
浆砌片石
干
砌
片
水流
石
暗管，涵洞或小桥 图6-19 渲泄水流示意图
混凝土填 图6-20 溶洞堵填示意图
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⑵堵
◆对象：已停止发育、跨
径较小，无水的溶洞。
锚杆
◆方法：
浆砌片石
●混凝土、隧道浆砌或干砌 浆砌片石 片 干
砌
石回填封闭；
片
水流
石
浆砌片石或 混凝土护拱
●隧顶溶洞，锚喷加固， 必要时注浆加固与堵水，
⑶越 ◆现象3：隧道过墙部位遇到较大、较深的溶洞，加 深边墙基础困难。 ●方法：在边墙下或隧底以下筑拱跨过。
浆砌片石承重墙 涵管
混凝土拱 拱基础
溶洞
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⑷绕
若溶洞处理耗时，可采用迂回导坑绕过溶洞，继 续隧道前方的施工,同时处理溶洞。 3. 溶洞地段施工的注意事项 ⑴ 多作物探超前预报，如地质雷达。 ⑵ 穿过溶洞时，细查溶洞顶部，及时处理危石。 ⑶ 严格控制爆破药量，减少对围岩的扰动。
图6-23 在承重墙内套设
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⑶越 ◆现象2：隧道底部遇有较大溶洞并有流水。 ●方法：在隧底以下砌筑圬工承重墙，跨越而过， 承重墙内套设涵管引排溶洞水。
浆砌片石 混凝土墙基
水流
浆砌片石承重墙 涵管
混凝土 拱基础
溶洞
础示意图
图6-23 在承重墙内套设涵管示意图
图6-24 筑拱跨越溶洞示意图
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这是黄土地区经常见到的现象。 ◆隧道若在其上方，则有基础下沉的危害； ◆隧道若在其下方，常有发生冒顶的危险； ◆隧道若在其邻侧，则有可能承受偏压。
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⑷ 水对黄土隧道施工的影响
◆黄土在干燥时很坚固，承压力也较高，施工可顺 利进行。 ◆当土受水浸湿后则呈不同程度的湿陷性，会突然 发生下沉现象，极容易造成隧道坍塌。
暗管，涵洞或小桥
并加设隧道护拱及拱 图6-19 渲泄水流示意图 顶回
混凝土填实 图6-20 溶洞堵填示意图
浆砌片石 片石、碎石 回填密实
图6-21 锚喷加固与护拱示意图
填。
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⑶越
◆现象1： 隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞。 ●方法：加深该侧的边墙基础。
浆砌片石
பைடு நூலகம்
浆砌片石 混凝土墙基
水流
图6-22 加深边墙基础示意图
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8.6岩爆
◆岩爆：岩体中聚集的高弹性应变能因隧道开挖而 发生的一种应力突发现象。 ◆岩爆形成的两个条件： (1)地层的岩性条件。结构基本完整的脆硬岩地层。 多见于石英岩、花岗岩、正长岩、闪长岩、花岗闪 长岩、大理岩、片麻岩等。 (2)地应力条件。埋深大的隧道，因只有埋深大才足 以形成高地应力，埋深超过700m的隧道发生岩爆的 情况居多。