隧道不良地质条件施工
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开挖手段有两种：一是非爆破开挖，如十 字镐、风镐或小型挖装机开挖；二是控制爆破， 如松动爆破、微振动爆破。目的是尽可能减少 开挖对围岩的扰动。
膨胀岩及其对隧道施工的影响
（一）膨胀岩概念
概 念：膨胀岩是指土中粘土矿物成分主要 由亲水性矿物组成，同时具有吸水显著膨胀软化 和失水收缩硬裂两种特性且具有湿胀干缩往复变 形的高塑性粘性土。决定膨胀性的亲水矿物质主 要是蒙脱石粘土矿物。
主要内容
✓ 不良地质种类及施工一般原则 ✓ 富水断层破碎围岩、膨胀性和挤压性 围岩、岩溶地质、高地应力硬岩地质 （岩爆） ✓ 隧道施工坍方的处理措施
不良地质条件施工一般原则
不良地质中隧道施工的一般原则： 充分利用各种手段和方法，尽可能准确
掌握不良地质的情况； 根据掌握的不良地质情况，制定相应的
施工方案和处理措施 ； 随着施工揭露地质，并根据施工安全性
认真实施设计文件提出的技术要求 对围岩压力及变形情况认真量测，分析其规律 探明地下水分布规律，确定水对施工的影响 根据现场情况，采取相应的施工措施，实施动 态管理。
膨胀岩和挤压性围岩隧道施工
（二）合理选择施工方法
尽量减少对围岩扰动和防止水的浸湿为原则 宜采用非爆破开挖，如风镐、小型挖装机 尽可能缩短围岩暴露时间，及时支护 开挖方法宜不分部或少分部
（一）膨胀岩概念 膨胀岩分级：按膨胀性的大小进行分级。
项目 极限膨胀 极限膨胀 干燥饱和吸
力(kPa) 率(%)
水率(%)
弱膨胀岩 100~300 3~15
10~30
中ห้องสมุดไป่ตู้胀岩 300~500 15~30
30~50
强膨胀岩 ＞500 ＞30
＞50
自由膨胀 率(%) 30~50
50~70 ＞70
膨胀岩和挤压性围岩
膨胀岩和挤压性围岩
（一）膨胀岩概念
膨胀岩判别标准：一是间接反应岩石膨胀指
标；二是定量反应岩石膨胀力学指标。
项目
极限膨胀力（Pmax） 极限膨胀率（ρmax） 干燥饱和吸水率（Rdw）
自由膨胀率（Fs） 矿物质成分（蒙脱石、伊利石含量）
指标 ＞100kPa
＞3% ＞10% ＞30% ≥15%
膨胀岩和挤压性围岩
地下水处理原则：以堵截为主，排引为辅。 堵截地下水方法：一类是整个富水段注浆止水， 加固围岩，相当于提高围岩等级；如深孔劈裂、挤压 注浆。一类沿隧道开挖轮廓线以外进行环形注浆，形 成止水帷幕，防止或减少地下水进入开挖面；如浅孔 注浆、管棚注浆、小导管注浆等。 排水辅助措施：导坑、钻孔；目的是排水降压。
（二）膨胀岩对隧道施工的危害
由于膨胀性岩层所具有的特征，在隧道开挖 后不久即产生膨胀性压力，往往发生如下一些现 象：风化迅速，挖出的土石块很快酥散；坑道顶 部及两侧常被挤压，底部隆起；随着时间的增长， 支撑、衬砌往往发生严重的变形或破坏。
膨胀岩和挤压性围岩
（二）膨胀岩对隧道施工的危害
围岩普遍开裂 洞室下沉 围岩膨胀突出和坍塌 隧道底部隆起 衬砌变形和破坏
富水断层破碎围岩施工
（一）超前地质预报
对于富水软弱破碎围岩隧道，设计一般根据 地表探测和少量的地质钻孔，来推断地下深处的 隧道地质条件，往往与实际地质条件存在差异。 因此，准确预报施工掌子面前方的地质条件就非 常必要，应把地质超前预报作为一个工序纳入生 产过程。
富水断层破碎围岩施工
（一）超前地质预报
富水断层破碎围岩概况
（一）断层破碎带
隧道中线与断层带的位置
富水断层破碎围岩概况
（二）富水软岩
富水软岩是指各类土质、软岩、极严重的风 化的各种岩层、极软弱破碎的断层带以及堆积、 坡积层，在富含地下水的情况下，岩体强度很低， 自稳能力极差的围岩。施工难度极大，俗称“烂 洞子”。
富水断层破碎围岩概况
和支护措施的效果，及时修正设计，保证 施工安全和隧道质量。
富水断层破碎围岩概况
在隧道施工中，往往会遇到断层破碎带、富 水软岩及大量涌水地段，这些地段往往不是单独 出现，不少情况是同时存在的。因此三者之间既 有联系，又各有特点，其施工措施也是既有共性， 又各有侧重。
富水断层破碎围岩概况
（一）断层破碎带
断层破碎带是常见的不良地质段，断层带内 岩体破碎，呈块石、破碎或角砾状，甚至呈断层 泥，岩体强度低，围岩自稳能力差，施工困难。 其施工难度取决于断层的性质、断层破碎带的宽 度、填充物、含水性和断层本身的活动性以及隧 道轴线和断层构造线方向的组合关系等因素。
富水断层破碎围岩概况
（一）断层破碎带
隧道轴线接近于垂直构造线方向时，断层规 模较小，破碎带不宽，且含水量较小时，条件比 较有利可随挖随撑。当隧道轴线斜交或者平行于 构造方向时，则隧道穿过破碎带的长度增大，施 工难度大。见下页图。
挤压性围岩
（一）概念
挤压性围岩是高地应力作用下的软岩。挤压 性软弱围岩在高地应力作用下发生挤压大变形及 破坏的特征不仅受围岩本身力学性质的影响，还 与初始应力场状况及工程因素有关 。
挤压性围岩
（二）挤压性围岩隧道变形特征
变形量大 变形速率快 变形持续时间长
膨胀岩和挤压性围岩隧道施工
（一）加强调查，量测围岩的压力和流变特性
地质预报方法 主要有：钻孔超前 探测；超前地质导 坑；地震波、声波、 地质雷达等物理探 测。
富水断层破碎围岩施工
（一）超前地质预报
重点预报内容： 开挖面前方的地质情况； 围岩整体性、断层、软弱破碎带在前方的位 置和对施工的影响； 地下水活动情况等。
富水断层破碎围岩施工
（二）注浆堵水并加固围岩
富水断层破碎围岩施工
（三）开挖及支护
虽地层经注浆加固，为确保施工安全，一 般在开挖前采用超前支护，如超前锚杆、超前 小导管等；
地下水较大的隧道，开挖前采取排水降压 措施，排水主要采用钻孔，钻孔深度应超出注 浆范围。
富水断层破碎围岩施工
（三）开挖及支护
开挖方法视围岩稳定情况，有：台阶法、 正台阶预留核心土开挖法、双侧壁导坑法。
（三）大量涌水
大量涌水也是常见的不良地质现象。在雨量 充沛和地下水丰富的地区，隧道穿过断层破碎带、 裂隙密集带、不同岩层接触带或岩溶发育地段时， 施工中往往会发生地下水和承压水大量涌出的现 象。典型隧道：渝怀线圆梁山隧道、兰武线乌鞘 岭隧道。
富水断层破碎围岩概况
（三）大量涌水
乌鞘岭隧道7号斜井洞内涌水
膨胀岩及其对隧道施工的影响
（一）膨胀岩概念
概 念：膨胀岩是指土中粘土矿物成分主要 由亲水性矿物组成，同时具有吸水显著膨胀软化 和失水收缩硬裂两种特性且具有湿胀干缩往复变 形的高塑性粘性土。决定膨胀性的亲水矿物质主 要是蒙脱石粘土矿物。
主要内容
✓ 不良地质种类及施工一般原则 ✓ 富水断层破碎围岩、膨胀性和挤压性 围岩、岩溶地质、高地应力硬岩地质 （岩爆） ✓ 隧道施工坍方的处理措施
不良地质条件施工一般原则
不良地质中隧道施工的一般原则： 充分利用各种手段和方法，尽可能准确
掌握不良地质的情况； 根据掌握的不良地质情况，制定相应的
施工方案和处理措施 ； 随着施工揭露地质，并根据施工安全性
认真实施设计文件提出的技术要求 对围岩压力及变形情况认真量测，分析其规律 探明地下水分布规律，确定水对施工的影响 根据现场情况，采取相应的施工措施，实施动 态管理。
膨胀岩和挤压性围岩隧道施工
（二）合理选择施工方法
尽量减少对围岩扰动和防止水的浸湿为原则 宜采用非爆破开挖，如风镐、小型挖装机 尽可能缩短围岩暴露时间，及时支护 开挖方法宜不分部或少分部
（一）膨胀岩概念 膨胀岩分级：按膨胀性的大小进行分级。
项目 极限膨胀 极限膨胀 干燥饱和吸
力(kPa) 率(%)
水率(%)
弱膨胀岩 100~300 3~15
10~30
中ห้องสมุดไป่ตู้胀岩 300~500 15~30
30~50
强膨胀岩 ＞500 ＞30
＞50
自由膨胀 率(%) 30~50
50~70 ＞70
膨胀岩和挤压性围岩
膨胀岩和挤压性围岩
（一）膨胀岩概念
膨胀岩判别标准：一是间接反应岩石膨胀指
标；二是定量反应岩石膨胀力学指标。
项目
极限膨胀力（Pmax） 极限膨胀率（ρmax） 干燥饱和吸水率（Rdw）
自由膨胀率（Fs） 矿物质成分（蒙脱石、伊利石含量）
指标 ＞100kPa
＞3% ＞10% ＞30% ≥15%
膨胀岩和挤压性围岩
地下水处理原则：以堵截为主，排引为辅。 堵截地下水方法：一类是整个富水段注浆止水， 加固围岩，相当于提高围岩等级；如深孔劈裂、挤压 注浆。一类沿隧道开挖轮廓线以外进行环形注浆，形 成止水帷幕，防止或减少地下水进入开挖面；如浅孔 注浆、管棚注浆、小导管注浆等。 排水辅助措施：导坑、钻孔；目的是排水降压。
（二）膨胀岩对隧道施工的危害
由于膨胀性岩层所具有的特征，在隧道开挖 后不久即产生膨胀性压力，往往发生如下一些现 象：风化迅速，挖出的土石块很快酥散；坑道顶 部及两侧常被挤压，底部隆起；随着时间的增长， 支撑、衬砌往往发生严重的变形或破坏。
膨胀岩和挤压性围岩
（二）膨胀岩对隧道施工的危害
围岩普遍开裂 洞室下沉 围岩膨胀突出和坍塌 隧道底部隆起 衬砌变形和破坏
富水断层破碎围岩施工
（一）超前地质预报
对于富水软弱破碎围岩隧道，设计一般根据 地表探测和少量的地质钻孔，来推断地下深处的 隧道地质条件，往往与实际地质条件存在差异。 因此，准确预报施工掌子面前方的地质条件就非 常必要，应把地质超前预报作为一个工序纳入生 产过程。
富水断层破碎围岩施工
（一）超前地质预报
富水断层破碎围岩概况
（一）断层破碎带
隧道中线与断层带的位置
富水断层破碎围岩概况
（二）富水软岩
富水软岩是指各类土质、软岩、极严重的风 化的各种岩层、极软弱破碎的断层带以及堆积、 坡积层，在富含地下水的情况下，岩体强度很低， 自稳能力极差的围岩。施工难度极大，俗称“烂 洞子”。
富水断层破碎围岩概况
和支护措施的效果，及时修正设计，保证 施工安全和隧道质量。
富水断层破碎围岩概况
在隧道施工中，往往会遇到断层破碎带、富 水软岩及大量涌水地段，这些地段往往不是单独 出现，不少情况是同时存在的。因此三者之间既 有联系，又各有特点，其施工措施也是既有共性， 又各有侧重。
富水断层破碎围岩概况
（一）断层破碎带
断层破碎带是常见的不良地质段，断层带内 岩体破碎，呈块石、破碎或角砾状，甚至呈断层 泥，岩体强度低，围岩自稳能力差，施工困难。 其施工难度取决于断层的性质、断层破碎带的宽 度、填充物、含水性和断层本身的活动性以及隧 道轴线和断层构造线方向的组合关系等因素。
富水断层破碎围岩概况
（一）断层破碎带
隧道轴线接近于垂直构造线方向时，断层规 模较小，破碎带不宽，且含水量较小时，条件比 较有利可随挖随撑。当隧道轴线斜交或者平行于 构造方向时，则隧道穿过破碎带的长度增大，施 工难度大。见下页图。
挤压性围岩
（一）概念
挤压性围岩是高地应力作用下的软岩。挤压 性软弱围岩在高地应力作用下发生挤压大变形及 破坏的特征不仅受围岩本身力学性质的影响，还 与初始应力场状况及工程因素有关 。
挤压性围岩
（二）挤压性围岩隧道变形特征
变形量大 变形速率快 变形持续时间长
膨胀岩和挤压性围岩隧道施工
（一）加强调查，量测围岩的压力和流变特性
地质预报方法 主要有：钻孔超前 探测；超前地质导 坑；地震波、声波、 地质雷达等物理探 测。
富水断层破碎围岩施工
（一）超前地质预报
重点预报内容： 开挖面前方的地质情况； 围岩整体性、断层、软弱破碎带在前方的位 置和对施工的影响； 地下水活动情况等。
富水断层破碎围岩施工
（二）注浆堵水并加固围岩
富水断层破碎围岩施工
（三）开挖及支护
虽地层经注浆加固，为确保施工安全，一 般在开挖前采用超前支护，如超前锚杆、超前 小导管等；
地下水较大的隧道，开挖前采取排水降压 措施，排水主要采用钻孔，钻孔深度应超出注 浆范围。
富水断层破碎围岩施工
（三）开挖及支护
开挖方法视围岩稳定情况，有：台阶法、 正台阶预留核心土开挖法、双侧壁导坑法。
（三）大量涌水
大量涌水也是常见的不良地质现象。在雨量 充沛和地下水丰富的地区，隧道穿过断层破碎带、 裂隙密集带、不同岩层接触带或岩溶发育地段时， 施工中往往会发生地下水和承压水大量涌出的现 象。典型隧道：渝怀线圆梁山隧道、兰武线乌鞘 岭隧道。
富水断层破碎围岩概况
（三）大量涌水
乌鞘岭隧道7号斜井洞内涌水