某铁路隧道高地应力高水压围岩级别修正探索
高地应力层状软岩隧道大变形预测分级研究
高地应力层状软岩隧道大变形预测分级研究
高地应力层状软岩隧道大变形预测分级研究
陈子全;何川;吴迪;代聪;杨文波;徐国文
【期刊名称】《西南交通大学学报》
【年(卷),期】2018(053)006
【摘要】为探明高地应力层状软岩隧道的非对称变形破坏规律及其支护结构的非对称受力特性,结合碳质千枚岩力学特性与变形破坏机制的各向异性特性,对层状软岩隧道围岩的非对称变形破坏特征进行了分析.在93座典型高地应力层状软岩隧道变形数据的基础上,系统性地分析了隧道拱顶沉降、水平收敛、最大变形量与地应力、岩体抗压强度、隧道埋深之间的关系.研究结果表明:高地应力层状软岩隧道的变形量与最大地应力、岩体抗压强度、埋深的分布较为离散,在一定地应力、岩体强度或埋深条件下,隧道变形量既存在于高值区间,也存在于低值区间;隧道变形量随地应力的增大、岩体强度的降低、埋深的升高逐渐向高值区间靠拢,高地应力层状软岩隧道大变形是高地应力、软弱围岩、层理弱面耦合作用的结果;基于隧道最大变形量与隧道强度应力比的幂指数变化规律,提出了高地应力层状软岩隧道的大变形预测分级指标.
【总页数】8页(1237-1244)
【关键词】高地应力;层状软岩;变形破坏规律;大变形;预测分级指标
【作者】陈子全;何川;吴迪;代聪;杨文波;徐国文
【作者单位】西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,四川成都610031;西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,四川成都610031;西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,四川成都610031;西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,四川成都610031;西南交通大学交通隧道工程教育部重点实。
铁路隧道双指标高地应力界定及岩爆大变形分级标准
铁路隧道双指标高地应力界定及岩爆大变形分级标准隧道工程是现代交通建设中不可或缺的重要组成部分。
隧道的稳定性和安全性对于铁路运输的顺畅和乘客的安全具有重要意义。
在隧道开挖和使用过程中，高地应力和岩爆大变形是两个关键指标，对隧道工程的设计和运营都有着重要影响。
首先，我们需要明确什么是高地应力。
高地应力是指岩体内部承受的来自地层重力和地壳构造压力而引起的应力状态。
在开挖隧道时，如果隧道经过的地层中存在高应力区域，会对隧道的开挖和支护造成较大困难，并且可能引发岩体的破坏和塌陷。
因此，准确界定高地应力的范围和区域是非常重要的。
在高地应力界定方面，有一些常用的方法和指标可以参考。
首先是现场实测，通过钻孔和试验等手段获取地层的物理力学参数，如岩石的抗压强度、岩体的刚度等，从而推算出地层的应力状态。
其次是通过地质勘探，分析地层的构造和变形情况，结合地质构造图和构造应力场分析，来推测地层的应力状态。
此外，还可以使用数值模拟方法，利用有限元等数值方法进行计算，模拟地层受力状态。
综合这些方法和指标，我们可以制定出适合具体隧道工程的高地应力界定标准。
其次是岩爆大变形。
这是指在隧道开挖和使用过程中，岩体因应力变化或其他影响导致的大规模破坏和变形现象。
岩石爆破会导致岩层的破碎和溃决，而岩爆大变形则是岩体内部应力不均匀引起的大规模塌陷现象。
岩爆大变形不仅对隧道工程造成直接的破坏，也会威胁到隧道的使用安全。
在岩爆大变形分级标准方面，目前还没有统一的标准可供参考。
不同地区的隧道工程经验和地质条件不同，因此需要根据具体情况进行分级和评估。
一般来说，可以根据隧道的位置、地质条件、支护方式等因素来确定岩爆大变形的风险等级。
例如，隧道所处地质稳定的区域和采用了充分有效的支护措施的隧道可以确定为低风险等级；而处于地质不稳定区域且采取临时性或不足的支护措施的隧道可以确定为高风险等级。
根据不同的风险等级，可以制定相应的岩爆大变形分级标准，确定隧道工程的支护方案和安全措施。
利用修正强度应力比法预测隧道围岩岩爆
利用修正强度应力比法预测隧道围岩岩爆作者：谢彬来源：《建筑建材装饰》2015年第06期摘要：岩爆是在高应力条件下地下工程围岩因开挖卸荷引起的重要地质灾害，给地下工程围岩的稳定性和施工安全带来严重威胁，本文介绍了利用强度应力比法预测隧道围岩发生岩爆的危险性，为隧道施工防止岩爆发生或降低岩爆烈度级别提供参考。
关键词：强度比法；围岩；岩爆；危害性；预测前言岩爆是深埋地下工程在施工过程中常见的动力破坏现象，当岩体中聚积的高弹性应变能大于岩石破坏所消耗的能量时，破坏了岩体结构的平衡，多余的能量导致岩石爆裂，使岩石碎片从岩体中剥离、崩出。
自1738年英国南斯塔福锡矿首次发生岩爆以来，世界上已有包括我国在内的二十多个国家记录了岩爆发生的情况，岩爆使施工难度加大，成本增加，危及施工安全。
针对岩爆的发生机制，采用有针对性的防治措施，可以防止岩爆发生或降低岩爆烈度级别，这使得预测岩爆发生的危险位置及等级显得尤为重要，虽然国内外众多学者就岩爆形成机制还没有形成一致意见，但都认为岩爆发生的前提是由于硐室开挖造成围岩卸荷，导致岩爆发生。
卸荷作用不仅引起岩体应力分异，造成围岩应力重分布和集中，而且还会因差异回弹而在围岩中形成一个被约束的残余应力体系。
岩体的变形和破坏的发生正是由于应力状态的上述两个方面的变化引起的，下面介绍如何通过采用修正强度应力比法对其进行综合分析，实现预测岩爆发生位置及等级。
1工程概况以笔者所在的向莆铁路棋盘石隧道为例，棋盘石隧道起于福建省尤溪县城关镇尤溪河岸，止于尤溪县台溪乡清溪村牛头洋。
隧道全长10822m，DK404+340～DK405+906，DK406+613～DK406+882两段的埋深678>H≥387，属于高应力区， DK405+906～DK406+613埋深H≧800m，属于极高地应力区，DK406+882～DK407+950，DK408+186～DK408+711，DK409+150～DK410+567等几段，隧道埋深H≧216m，属于极高应力区，具体围岩物理力学参数见表1。
围岩基本分级的修正
Tunnel Engineering目录01围岩基本分级的修正02围岩级别定量修正课前导学围岩基本分级围岩基本分级的修正地下水出水状态初始地应力状态主要结构面产状状态在基本分级的基础上，结合隧道工程的特点，进行修正。
（一）地下水影响的修正使岩质软化、强度降低；对软岩尤其突出，对土体则可促使其液化或流动，但对坚硬致密的岩石则影响较小。
水会冲走软弱结构面充填物或使夹层软化，从而减少层间摩阻力，促使岩块滑动。
承压水可增加围岩的滑动力，使围岩失稳。
（一）地下水影响的修正（二）初始地应力状态影响的修正（二）初始地应力状态影响的修正一、围岩基本分级的修正（三）主要结构面产状对围岩级别的修正应考虑主要结构面产状与洞轴线的组合关系，并结合结构面工程特性、富水情况等因素综合分析确定。
主要结构面是指对围岩稳定性起主要影响的结构面。
如层状岩体的泥化层面，一组很发育的裂隙，次生泥化夹层，含断层泥、糜棱岩的小断层等。
围岩级别定量修正[B]=B−100(1+2+3)[BQ]−−围岩基本质量指标修正值BQ--围岩基本质量指标K1−−地下水影响修正系数K2--主要软弱结构面产状修正系数K3--初始地应力影响修正系数在隧道施工过程中，根据对隧道围岩的直接观察、量测和试验结果，可进一步核定岩层构造、岩性及地下水等情况，从而可以判断围岩的稳定程度。
当发现设计文件与实际情况不相符合时，应及时修改围岩级别，并变更支护设计。
小结定性地下水影响的修正初始地应力状态影响的修正主要结构面产状的修正施工阶段围岩级别的判定 K1 K2 K3定量指标BQ的修正围岩基本分级的修正思考题1、某铁路隧道围岩较坚硬，呈巨块状整体结构，地下水渗水量为88L/min.10m.该段隧道围岩分级是几级呢？Tunnel Engineering。
高地应力深埋隧道施工过程中围岩应力分布规律数值模拟分析
高地应力深埋隧道施工过程中围岩应力分布规律数值模拟分析【摘要】本文针对高地应力深埋隧道施工过程中围岩应力分布规律进行了数值模拟分析。
在分析了研究背景、研究目的和研究意义。
在首先概述了高地应力深埋隧道施工工程，然后对围岩应力分布规律进行了深入分析，介绍了数值模拟方法，并对模拟结果进行了分析，最后给出了工程施工建议。
在总结了研究成果，展望了进一步研究方向，并提出了工程应用建议。
通过本文的研究，可以为高地应力深埋隧道施工提供重要参考，同时也为相关领域的研究提供了有益的启示。
【关键词】高地应力、深埋隧道、围岩、应力分布、数值模拟、施工工程、建议、研究成果、展望、应用建议1. 引言1.1 研究背景高地应力深埋隧道施工是一项复杂而关键的工程，围岩应力分布规律对于工程施工的安全性和效率起着至关重要的作用。
隧道深埋施工过程中，围岩应力会受到地表荷载、岩土体重力以及地表和深层岩土的变形引起的各种应力影响，从而产生复杂的应力分布规律。
了解和分析围岩应力的分布规律，对于准确评估隧道施工中的安全风险，合理设计支护措施，提高工程施工效率具有重要意义。
目前国内外对于高地应力深埋隧道围岩应力分布规律的研究还比较有限，尤其是在数值模拟方面缺乏详细的分析。
本研究旨在通过数值模拟分析，深入探讨高地应力深埋隧道施工过程中围岩应力的分布规律，为工程施工提供科学依据和技术支撑。
通过对围岩应力分布规律的研究，可以为隧道施工过程中应力变化的监测与预测提供参考，同时为未来隧道工程设计和施工提供重要的理论指导。
1.2 研究目的本文旨在通过数值模拟分析，探讨高地应力深埋隧道施工过程中围岩应力分布规律。
具体研究目的如下：1. 分析高地应力深埋隧道施工工程的特点和挑战，深入了解围岩受力情况，为施工方案的制定提供依据。
2. 研究围岩应力分布规律，揭示围岩在高地应力环境下的变化规律，为工程施工过程中的围岩支护设计提供理论支持。
3. 利用数值模拟方法，对围岩应力分布进行模拟，分析不同参数条件下围岩的受力情况，为施工现场提供可靠的预测和指导。
高倾角节理段隧道围岩压力监测及超前地质预报应用研究
高倾角节理段隧道围岩压力监测及超前地质预报应用研究郑礼永
【期刊名称】《福建建材》
【年(卷),期】2024()5
【摘要】高倾角节理密集区域容易使隧道围岩产生竖向的应力集中。
为研究高倾角节理段隧道围岩的受力状态,通过某工程项目设计试验段方案,探讨了高倾角节理密集区域的围岩受力规律,并通过超前地质预报分析了前方掌子面的节理裂隙密集状况。
研究结果表明,高倾角节理密集区域在开挖后使得拱顶应力增大较为明显,在围岩等级偏差不大时,拱顶应力变小的趋势不明显,通过超前地质预报综合分析,雷达信号仍表现为反映较为强烈,若支护结构体系较为薄弱,可能造成钢支撑受压变形等危害。
【总页数】4页(P26-29)
【作者】郑礼永
【作者单位】福建省建筑科学研究院有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】U45
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对高地应力软岩大变形隧道施工技术的分析王云飞
对高地应力软岩大变形隧道施工技术的分析王云飞发布时间：2021-07-19T17:14:16.867Z 来源：《基层建设》2021年第12期作者：王云飞[导读] 随着社会经济的发展和城市化进程的不断推进，铁路体系越发庞大，铁路工程数量和规模也呈上升趋势中铁北京工程局集团一公司陕西省西安市 710000摘要：随着社会经济的发展和城市化进程的不断推进，铁路体系越发庞大，铁路工程数量和规模也呈上升趋势，这给大变形隧道施工提出更高要求。
基于此，本文对高地应力软岩大变形机理和危害进行探讨，重点分析该工程施工技术，以供参考。
关键词：高地应力；软岩大变形；隧道施工技术引言：由于高地应力软岩大变形隧道施工具有较高安全性，科学合理的施工技术能够有效降低施工风险，为相关人员的人身安全和施工质量提供保障。
因此，为保证施工作业的顺利进行，分析高地应力软岩大变形隧道施工技术进行分析是必要的。
1.探讨高地应力软岩大变形隧道形成的机理及危害高地应力软岩大变形隧道的出现的机理主要分为两方面，一方面是内在原因，另一方面是外在原因。
对于前者而言，若是隧址区内部围岩破碎、地质构造强烈、软弱结构面发育且赋存较高，进而形成构造残余应力，导致围岩大变形。
第一，区域内存在较为强烈的地质构造作用，即地壳构造运动，可能会导致隧道出现大变形。
例如青藏高原断块区的川—滇块体，在印度板块北东向推挤和青藏高原南南东向挤出的叠加作用下，该块体地质构造复杂，导致当地大变形隧道的出现。
第二，围岩破碎，柔弱结构面发育。
以中义隧道大变形区段岩性为例，该区段主要以软岩—极软岩为主。
在构造的影响下，玄武岩出现较为严重的片理化和碎裂化情况，外加蚀变矿物的存在，进一步降低了岩体强度，从而导致大变形隧道的出现。
对于后者而言，主要因为施工工艺和隧道结构形状这两项因素。
第一，施工工艺，由于部分地区隧道是早期修建的，受当时技术限制，部分支护措施效果不理想，例如锁脚锚管等。
外加围岩的软弱性，导致钢拱架接头极易变形，接头处具有较高薄弱性，对拱架整体刚度造成影响。
高地应力区隧道开挖围岩变形与应力研究
高地应力区隧道开挖围岩变形与应力研究
梁夏
【期刊名称】《西部交通科技》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】高地应力条件下隧道开挖时围岩变形与应力分布特点与常规认知有较大差异,给隧道设计带来巨大挑战。
为此,文章采用数值分析方法,基于实际工程围岩性态特点,系统性地研究了围岩初始地应力状态与围岩等级对隧道开挖的影响。
研究发现:随着围岩初始地应力的增加,围岩变形与应力快速增加,因此即使是同一种围岩,地应力上升时仍需要相应提高支护结构强度;随着围岩等级的增加,围岩变形快速增加,围岩应力稍有减小,因此支护结构选择时考虑的最重要影响因素除了围岩等级外,初始地应力状态非常重要。
【总页数】4页(P171-174)
【作者】梁夏
【作者单位】广西北投公路建设投资集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U456.31
【相关文献】
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复杂地质条件下隧道围岩分级BQ修正法的应用
5 结语
在与爆破探测孔 同 侧 隧 道 壁，同 高 的 延 长 线 上，距 离 最 外 一 个 爆
超前地质预报是信息化施工的要求，信息化施工要求施工过
破探测孔 1 个接收器钻孔（ 第 程中获得施工影响信息，根据获得的信息调整施工与设计，保证
25 号孔） ，同时在 25 号孔的对侧隧道壁再布置 1 个接收器钻孔 工程与施工安全。
淋雨状或涌流状出水，水压大于 0． 1MPa 或单位出水量大于 10 L / （ min·m）
0． 2 0． 4 ～ 0． 6 0． 7 ～ 0． 9
1． 0
表 3 主要软弱结构面影响修正系数 T3
结构面产状及其与洞 轴线的组合关系
T3
结构面走向与洞轴线夹角 小于 30° ，结构面倾角 30° ～ 75°
质条件下的围岩分级准确性较低，适用性较差。为解决以上问 1 修正 BQ 围岩分级法的建立
某铁路隧道高地应力高水压围岩级别修正探索
( 3) 在高水压条件下, GB 法修正结果与实际级别 有效大差异; TB 法则未做说明。即高水压条件下围岩 级别应如何判定。
准 工程岩体分级标准 已经有关部门会审批准, 工 程岩体 分级标准 ( GB 50218 94 ) 为强 制性国家 标 准, 自 1995年 7月 1日起施行。
但在铁路隧道施工阶段围岩分级的具体应用中, 可能遇到一些困惑, 使得分级工作有时只能凭设计人 员的经验确定, 影响了围岩分级的精度, 在一定程度上 增大了设计水平的波动性。尤其是在高地应力和高水 压下, 围岩级别修正的方法有所差异, 这种差异, 有时
表 2 地下水状态的分级
1. 3 高地应力修正
级别 状态
[L
渗水量 / (m in 10m) - 1 ]
换算为 GB 法 涌水量 /
[ L ( m in 10m )- 1 ]
干燥或湿润
< 10
<1
偶有渗水
10~ 25
1. 0~ 2. 5
经常渗水
25~ 125
2. 5~ 12. 5
表 3 地下水影响的修正
2008年 3月 第 3期 (总 114)
铁道工程学报 JOURNAL OF RA ILW AY ENG IN EER ING SOC IETY
文章编号: 1006- 2106( 2008) 03- 0064- 04
M ar 2008 NO. 3( Ser. 114)
某铁路隧道高地应力、高水压围岩级别修正探索
宜万铁路堡镇隧道高地应力软岩大变形段施工技术
宜万铁路堡镇隧道高地应力软岩大变形段施工技术罗洪戈;谭泽意【摘要】宜万铁路堡镇隧道穿越地层大部分为砂质页岩和粉砂质页岩,局部为炭质页岩,岩层软弱、节理较发育;隧道埋深大,地应力高,围岩强度低,高地应力软岩大变形区段长,施工过程中发生了严重的大变形.主要介绍高地应力软岩大变形段的施工措施,即:采用小导管注浆超前支护、采用短台阶和双侧壁相结合的开挖方法,初期支护采用喷混凝土+型钢钢架+锚杆+钢筋网的支护措施,控制每环仰拱开挖长度不超过4 m,及时封闭成环,及时施做二次衬砌,对隧道高地应力软岩段的预留变形量为15～30 cm,确保了隧道顺利通过软岩大变形区段.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2010(000)008【总页数】3页(P131-133)【关键词】宜万铁路;铁路隧道;高地应力;软岩;施工【作者】罗洪戈;谭泽意【作者单位】中铁五局集团宜万铁路工程指挥部,湖北宜昌,443500;中铁五局集团宜万铁路工程指挥部,湖北宜昌,443500【正文语种】中文【中图分类】U455.491.1 工程简介堡镇隧道是宜万铁路第二长大隧道,位于湖北省长阳县贺家坪镇和榔坪镇之间,采用左右2座平行的单线隧道方案,线间距30m,是宜万铁路的重点控制性工程。
左线隧道全长11563m(DK70+161～DK81+ 724),右线隧道全长11595m(YDK70+182～YDK81+ 777);隧道设人字坡,最大坡度15‰,最小曲线半径R=2000m;右线隧道初期为辅助左线隧道施工的平行导坑,待左线隧道贯通后再扩挖成右线隧道。
堡镇隧道分2个标段进行施工,中铁五局集团有限公司承担了出口端左线5724m(DK76+000～DK81+724)和右线5977m(YDK75+800～YDK81+777)的施工任务。
右线隧道出口于2004年7月14日开始平导施工,左线隧道出口于2004年8月18日开工。
1.2 不良地质堡镇隧道集“高地应力、单斜、顺层、软岩、深埋、偏压、大变形”等特点于一身。
铁路隧道双指标高地应力界定及岩爆大变形分级标准
铁路隧道双指标高地应力界定及岩爆大变形分级标准张广泽;贾哲强;冯君;袁传保;柴春阳;陈明浩;冯涛;陶玉敬【期刊名称】《铁道工程学报》【年(卷),期】2022(39)8【摘要】研究目的:目前国内外针对高地应力环境隧道岩爆大变形分级的判识以理论研究为主,结果与实际施工开挖后多有出入。
因此,本文通过总结78个铁路、公路隧道和水电站引水隧洞工程案例,对隧道围岩的高地应力状态及岩爆大变形分级界定进行系统研究,结合目前实际工程中采用的隧道相关设计规范,对传统高地应力判识标准及岩爆、大变形分级标准进行优化,提出更符合工程实际的定量界定方法。
研究结论:(1)基于工程案例统计分析,建立了采用强度应力比和最大地应力绝对值的双指标高地应力定量界定方法,提出了分别针对硬质岩和软质岩的双指标高地应力定量判识表;(2)提出以岩石强度应力比R/σ_(max)和最大地应力σ_(max)双指标的岩爆等级划分标准,提出以岩体强度应力比R_(m)/σ_(max)和最大地应力σ_(max)双指标的大变形等级划分标准;(3)本研究成果可应用于铁路隧道围岩高地应力状态的判识和灾害等级的划分,适用于工程地质勘察领域。
【总页数】7页(P53-58)【作者】张广泽;贾哲强;冯君;袁传保;柴春阳;陈明浩;冯涛;陶玉敬【作者单位】中铁二院工程集团有限责任公司;中国民用航空飞行学院【正文语种】中文【中图分类】U451.2【相关文献】1.极高地应力软岩隧道贯通段变形控制方案研究——以兰渝铁路木寨岭隧道为例2.高地应力软岩隧道大变形分级标准研究3.兰渝铁路高地应力软岩隧道挤压大变形规律及分级标准研究4.中外高地应力软岩隧道大变形工程技术措施对比分析——以兰渝铁路木寨岭隧道与瑞士圣哥达基线隧道为例5.深埋高地应力隧道勘察期岩爆烈度概率分级预测因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
[工程类试卷]2024年注册岩土工程师(专业案例)下午试卷真题试卷及答案与解析
![[工程类试卷]2024年注册岩土工程师(专业案例)下午试卷真题试卷及答案与解析](https://img.taocdn.com/s3/m/5681c4b34bfe04a1b0717fd5360cba1aa9118c7c.png)
2024年注册岩土工程师（专业案例）下午试卷真题试卷及答案与解析一、以下各题的四个备选答案中只有一个符合题意，请给出主要案例分析或计算过程及计算结果。
请在30道题中选择25道题作答，如作答的题目超过25道题，则从前向后累计25道题止。
1 某砂土试样高度H=30cm，初始孔隙比e0=0．803，比重G s=2．71，进行渗透试验(见图)。
渗透水力梯度达到流土的临界水力梯度时，总水头差△h应为下列哪个选项?( )（A）13．7cm（B）19．4cm（C）28．5cm（D）37．6cm2 用内径8．0cm，高2．0cm的环刀切取饱和原状土试样，湿土质量m1=183g，进行固结试验后，湿土的质量m2=171．0g，烘干后土的质量m3=131．4g，土的比重G s=2．70，则经压缩后，土孔隙比改变量△e最接近下列哪个选项?( )（A）0．137（B）0．250（C）0．354（D）0．5033 某土层颗粒级配曲线见图，试用《水利水电工程地质勘察规范》(GB 50487—2024)，推断其渗透变形最有可能是下列哪一选项?( )（A）流土（B）管涌（C）接触冲刷（D）接触流失4 某新建铁路隧道埋深较大，其围岩的勘察资料如下：①岩石饱和单轴抗压强度R c=55MPa，岩体纵波波速3800m／s，岩石纵波波速4200m／s。
②围岩中地下水水量较大。
③围岩的应力状态为极高应力。
试问其围岩的级别为下列哪个选项?( )（A）I级（B）Ⅱ级（C）Ⅲ级（D）Ⅳ级5 甲建筑已沉降稳定，其东侧新建乙建筑，开挖基坑时，实行降水措施，使甲建筑物东侧潜水地下水位由一5．0m下降至一10．0m，基底以下地层参数及地下水位见图。
估算甲建筑物东侧由降水引起的沉降量接近于下列何值?( )（A）38mm（B）41mm（C）63mm（D）76mm6 从基础底面算起的风力发电塔高30m，圆形平板基础直径d=6m，侧向风压的合力为1 5kN，合力作用点位于基础底面以上10m处，当基础底面的平均压力为150kPa时，基础边缘的最大与最小压力之比最接近下列何值?(圆形板的反抗矩W=πd3／32)( )（A）1．10（B）1．13（C）1．20（D）1．257 某条形基础宽度2m，埋深1m，地下水埋深0．5m。
基于可拓理论的高地应力隧道围岩分级法及应用
基于可拓理论的高地应力隧道围岩分级法及应用任洋;李天斌;熊国斌;林之恒【期刊名称】《工程地质学报》【年(卷),期】2012(20)1【摘要】随着大量深埋特长隧道的修建,地应力问题特别是高地应力问题对围岩分级的影响愈发突出.围岩分级是一个复杂的矛盾问题,目前常用的围岩分级方法是选取固定的几个指标,然后采用集商、求和等方式进行评分分级.但有些围岩分级计算方法不能根据实际地质情况灵活地选取分级指标,而且有些分级指标之间存在相关影响.可拓学理论可将矛盾问题转化为相容问题,是一种值得探索和运用的方法.本文将可拓理论方法与高地应力隧道围岩分级相结合,建立基于可拓理论的高地应力隧道围岩分级法.该方法主要是通过选取能够反映和体现围岩分级的各项重要参数指标——岩石单轴抗压强度Rc,RQD指标,岩石完整性指标Kv,地下水状态指标ω,特别是考虑了地应力值σ这项重要指标,然后在物元理论、可拓集合论和关联函数运算的基础上,建立了隧道围岩分级的物元模型；通过实际的隧道围岩级别关联度的计算,最终确定围岩级别.通过可拓理论围岩分级的实际应用表明,该方法在高地应力隧道围岩分级中具有较好的适用性.%As a large number of deep and long tunnel is being constructed, the geostress effects and especially the high geostress effects to surrounding rock classification becomes more and more challenging, at present, the common surrounding rock classification method is to select a few indicators, then to assign some values, then to make relevant classifications. Some surrounding rock classification method cannot flexibly choose the rock classification geological indexes. Someclassification indexes can influence each other. The surrounding rock classification is a complicated problem of conflicting. The extension theory methods can be used to translate the conflicting problem into the exclusive problem. This method is worthy for exploration and use. This paper combines the extension theory methods withthe surrounding rock classification for high geostress tunnel. It establishes the method of rock classification for high geostress tunnel based on extension theory. The method mainly t selects the important parameters of rock classification indices that can reflect and embody the feature-uniaxial compressives trength Rc, RQD index, the index Kv of rockmass integrity, index ω of groundwater state. It especially considers the important index with geostress. It then bases on matter-element theory, extension set and dependent function calculation to establish the material element model of the surrounding rock classification. It follows the degree of association calculations for the actual rock classification. The final rock classification can determined, the paper applies the method to actual cases.【总页数】8页(P66-73)【作者】任洋;李天斌;熊国斌;林之恒【作者单位】成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都610059;成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都610059;四川雅西高速公路有限责任公司成都610050;中铁二院成都地勘岩土公司成都610031【正文语种】中文【中图分类】U45【相关文献】1.高地应力地区隧道围岩分级研究 [J], 余莉;尤哲敏;陈建平;孙洋;郑维2.可拓理论在高等级公路隧道围岩分级中的应用研究 [J], 鲁长亮;李伟;刘廷望;彭江3.微台阶法在高地应力软岩单线铁路隧道施工中的应用 [J], 刘振伟4.预应力锚索支护技术在高地应力大跨径隧道挑顶施工中的应用——以渭武高速公路木寨岭隧道为例 [J], 于家武;龙文华;郭新新;郭振枝5.预应力锚索支护技术在高地应力大跨径隧道挑顶施工中的应用——以渭武高速公路木寨岭隧道为例 [J], 于家武;龙文华;郭新新;郭振枝因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
铁路高地应力软岩隧道挤压大变形规律探讨
铁路高地应力软岩隧道挤压大变形规律探讨摘要：铁路高低应力软岩是一种危害较为的地质问题，其具有变形量大、变形速率相对较快、持续时间较长且流变性强的特征。
对此，文章主要对铁路高地应力软岩隧道挤压变形进行了简单的分析，了解了其内在的规律特征，综合实际状况提出了应对的对策与手段，以供参考研究。
关键词：铁路高地应力；软岩隧道；挤压变形规律；隧道围岩在挤压过程中就会破坏支护结构、导致其拓展到断面内的范围中，如果没有对其进行精准处理就会导致出现塌方等问题，严重的甚至会导致隧道完全堵塞，造成人员伤亡、设备损坏、工期延误等问题，是一种危害较大的地质灾害问题。
加强对铁路高地应力软岩隧道挤压大变形规律探讨分析，了解规律具有一定的实践价值与意义。
1.铁路高地应力软岩隧道挤压大变形规律1.1圆形洞室均质地层洞壁位移u洞壁位移与围岩强度、地应力、弹性模量、支护抗力以及洞泾等相关因素有着直接的关系。
其理论公式为：1.2洞壁相对位移与强度应力关系在不同支护抗力条件之下洞壁相对位移其与围岩强度应力比之间的关系均具有一定的差异性。
而表示的就是相对位移或者隧道应变。
在实践中，软岩隧道洞壁之间的相对位移会在岩体强度应力比的减少过程中逐渐的增大；而在Re/p0<0.5的时候，其洞壁位移的长度的增加就会加速；在其小于0.2的时候。
洞壁位移则就会呈现极具的增加。
如果其支护抗力越大，其洞壁位移则就会越小。
而在其为0.1的时候，无支护隧道洞壁相对于位移来说就要大于10%，隧道中的自稳能力微乎其微，如果在这个时候如果进行大刚度的支护处理，在其支护抗力P0=5MPa,且Pi为0.625mpa的时候，洞壁相对位移就会降低到3%。
1.3洞壁位移u与支护抗力之间的关系分析隧道位移随着支护抗力的增加而不断减少，在支护抗力变化的过程中，如果其隧道的抗力区间在0~0.5MPa的区间范围中，隧道位移就会出现显著的降低；而在支护抗力在0.5~1.0MPa的区间范围中，隧道位移降低则没有显著的变化。
适用于超高地应力作用下软岩隧道变形等级的分级方法[发明专利]
![适用于超高地应力作用下软岩隧道变形等级的分级方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/21143157c77da26924c5b0b9.png)
专利名称：适用于超高地应力作用下软岩隧道变形等级的分级方法
专利类型：发明专利
发明人：杨文波,何川,罗春雨,康海波,杜明,谭小军,陈子全,钱志豪,寇昊
申请号：CN202110071594.5
申请日：20210119
公开号：CN112832863A
公开日：
20210525
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种适用于超高地应力作用下软岩隧道变形等级的分级方法，从围岩级别、地应力大小、地下水发育条件、强度应力比、绝对变形量和相对变形量五个方面提供判定依据，并在此基础考虑各评价因素的权重因子，提出了围岩变形程度评价指标ELD，基于围岩变形程度评价指标ELD可以将围岩变形程度分为为无大变形、轻微大变形Ⅰ、中等大变形Ⅱ和严重大变形Ⅲ四种情况。
本发明能为划分挤压性千枚岩和碳质板岩隧道的变形等级提供判别标准，同时也为施工人员能全面了解挤压性千枚岩和碳质板岩的分级提供理论依据和方法。
本发明具有适应范围广，试验精度高、针对性强、分级方法简单、可靠等优点，为隧道工程安全施工提供保障。
申请人：西南交通大学,四川公路桥梁建设集团有限公司公路隧道分公司
地址：610031 四川省成都市金牛区二环路北一段
国籍：CN
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高地应力软岩大变形隧道施工技术措施
高地应力软岩大变形隧道施工技术措施软岩大变形是指在高地应力环境下，隧道开挖后围岩发生侧鼓、底鼓等严重挤压变形，挤压变形量超出常规围岩变形量的现象，是围岩柔性破坏时应变能很快释放造成的一种动力失稳现象。
1.工程概况某隧道为铁路单线隧道，隧址区内新构造运动强烈，活动断裂发育，存在构造应力相对集中的地质环境条件，局部埋深较大的隧道可能遭遇高地应力工程环境，特别是隧道埋深过大时，板岩、千枚岩等软质围岩可能发生软岩大变形；局部构造应力强烈的区域，破碎的硬质岩也可能出现大变形现象。
沿线易发生软岩大变形的地层主要为三叠系、泥盆系及志留系千枚岩、板岩地层.该隧道埋深大、软质岩发育地段，以Ⅰ级及Ⅱ级软岩大变形为主。
隧道在DK28+888～DK36+415段主要为绿泥片岩及片岩，层厚普遍小于3cm，属极薄层～中薄层，灰绿色为主，矿物成分以绿泥石、云母、石英为主，变晶结构，薄片状构造为主，岩质软弱，节理裂隙发育，岩体破碎，部分段落呈中厚层状构造，岩体较破碎，该段落富水程度中等，绿泥片岩浸水后强度急剧降低。
其中DK29+765～DK36+415段具轻微～中等的变形潜势。
2.软岩大变形段的基本特性（1）变形量大：变形量远超常规预留变形量。
（2）初期支护变形速度快：隧道变形量测开始阶段，变形速率快，最大变形速率时间一般发生在边墙下台阶落底至仰拱闭合成环前。
（3）变形持续时间长：大变形区段变形时间从开挖至衬砌浇筑前，一般30d 或更长。
（4）施工难度大，安全风险高：开裂变形持续不断，易发生大面积失稳坍塌，处置塌方难度大。
3. 软岩大变形段的施工情况软岩大变形表现形式多样，主要表现在边墙挤压纵向变形开裂，拱顶下沉环向变形开裂，钢架凸起变形、扭曲，边墙变形侵限拆换拱，初支喷射混凝土鼓包掉块，隧底初支受力鼓起，掌子面岩石崩解滑坍，应力集中部位明显开裂掉块，局部二衬开裂等现象。
4. 软岩大变形控制技术措施及施工技术从主动加固围岩，发挥围岩自承能力，控制围岩塑性区发展出发，提出高地应力软岩隧道大变形主动控制技术要点为“加深地质、主动控制、强化锚杆、工法配套、优化工艺”二十字方针。
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Exploration on theM odification of G rades of Surrounding Rock of a Railw ay Tunnel w ith H ighland Stress and H ighW ater Pressure
淋水
出水状态
基本围岩级别 潮湿或点滴状 水压 0. 1 M P a或涌水量 10 L ( m in m ) 水压 > 0. 1 M P a或涌水量 > 10 L ( m in m )
> 450
0 0. 1 0. 2
BQ
450~ 351
350~ 251
0. 1 0. 2~ 0. 3 0. 4~ 0. 6
3 建议
3. 1 高水压条件下围岩级别的修正
GB法在高水压下修正量值较小, 与实际围岩级别 有效大差异; TB 法缺少修正方法。据围岩分级的有关 研究成果 [ 5 ] 表明, Q 分级与 G B 分级有很好的相关性 ( > 0. 9) , 由于该法考虑了高水压条件对围岩分级的 影响, 其修正系数 Jw 与方法为大量实验数据取得的经
( 2) 围岩级别修正降级范围不同。 TB 法围岩级 别的的修正降级范围较 GB 法广, 涉及 ~ 级围岩;
高地应力是指 R C / max 7( R C 为岩石单轴饱和抗 压强度, max为岩体中最大主应力 ) 时的围岩地应力状 态, GB法与 TB法标准相同。
GB法修正系数 K 3 的修正据表 4进行。从表中可 以看出, 修正范围涉及 ~ 级围岩, 修正量值为 0. 5~ 1. 5级; T B法修正如表 5 所示。其修正特点为深、浅 埋隧道的修正范围和修正依据不同。对于深埋隧道修 正范围为 ~ 级, 修正量级为 1( 降一级 ); 对于浅埋 隧道, 则依据地形影响程度进行降级, 降级范围 ~
定为 V 级; 当隧道埋深 较浅时, 应 根据围岩 受地形的 影响情况 进行围岩级别修正, 当围岩 仅受地 形影响 时, 应较 相应围 岩级别 降低 l~ 2级。
对比 GB 法与 TB法地应力修正方法可知, 2种标 准修正的范围和量值有所差异。浅埋时, 修正范围相 同, 而深埋时, TB 法的修正范围仅限于 ~ 级; 修正
表 2 地下水状态的分级
1. 3 高地应力修正
级别 状态
[L
渗水量 / (m in 10m) - 1 ]
换算为 GB 法 涌水量 /
[ L ( m in 10m )- 1 ]
干燥或湿润
< 10
<1
偶有渗水
10~ 25
1. 0~ 2. 5
经常渗水
25~ 125
2. 5~ 12. 5
表 3 地下水影响的修正
动化进程。本文为某工程实践中对此问题进行的一些 1. 2 地下水修正
初步分析与应用尝试, 希望对完善围岩分级方法有所 帮助。文中 铁路隧道设计规范 ( TB 1003 2001) 采
GB法采用按岩体的坚硬程度及完整性指标, 分别 计算岩体质量指标修正值 [ BQ ]后, 据此对基本分级的
用的围岩 分级 简称 TB 分 级; 工程 岩体 分级 标准
2008年 3月 第 3期 (总 114)
铁道工程学报 JOURNAL OF RA ILW AY ENG IN EER ING SOC IETY
文章编号: 1006- 2106( 2008) 03- 0064- 04
M ar 2008 NO. 3( Ser. 114)
某铁路隧道高地应力、高水压围岩级别修正探索
GAN Kun- rong ( Science and T echno logy Research Institute, China Ra ilw ay Tunne l Group Co. , L td. , Luoyang, H enan 471009, C h ina) Abstract: R esearch purposes: A large num ber of large deep- buried tunnels are to be bu ilt for construction o f h ighspeed railw ays. It is necessary to m od ify the orig inal grades of som e surround rock in the deta iled g rade determ ination o f the surrounding rock during the construction. The m odificat ion of the h ighland stress and h igh w ater pressure is the dom inant content o f the m odificat ion. R esearch resu lts: The basic grades of surrounding rock under h igh w ater pressures can be m od ified by adopting [ Q ] = [ BQ ] Jw ( Jw = 0. 1~ 0. 05). Serious g rade differences m ay occur near the standard values in the determ ination o f the grades of the ground stresses on the basis o f TB m ethod. Do ing researches on the in- situ ground stress assessm ent and in- situ acqu isition technology are an effect ive m eans fo r the m odif ication of the ground stress in the grade determ ination of the surrounding rock in the construction. K ey w ord s: high land stress; h igh w ater pressure; railw ay tunne;l classification of surrounding rock
级, 修正量值为 1~ 2(降 1~ 2级 ) 。
表 4 GB 法对初始地应力状态影响修正系数 K 3
初始应
BQ
力状态 > 550 550~ 451 450~ 351 350~ 251 250
基本围 岩级别
!
∀
极 高应力 1. 0
高应力
0. 5
1. 0 1. 0~ 1. 5 1. 0~ 1. 5 1. 0
干昆蓉
( 中铁隧道集团科研所, 河南 洛阳 471009 )
摘要: 研究目的: 高速铁路的修建涉及 大量深埋长隧道, 施工 阶段围岩 详细分级时, 涉及 到一些在对 原围岩分 级进行修正时的问题, 其中, 高地应力 、高水压的修正是主要要内容。
研究结果: 提出了高水压下围岩级别 的修 正, 采用 [ Q ] = [ BQ ] Jw ( Jw = 0. 1~ 0. 05) 对基本 分级 进行修 正; TB法在地应力等级划 分标准值附近将产生较大的定级误差, 现场地应力评 价指标研究及其现场获取技术 研究是进行施工阶段围岩分 级地应力修正的一个有效途径。
( 2) 地下水修正的降级范围 GB 法较 T B法小, 仅 限于 ~ 级围岩 (加入四舍五入规则时 ) , 是否会增 加设计风险; GB 法在地下水的修正量值上有可能达不 到 TB分级的降级标准, 此时, 定级工作应如何进行。
( 3) 在高水压条件下, GB 法修正结果与实际级别 有效大差异; TB 法则未做说明。即高水压条件下围岩 级别应如何判定。
围岩分级是进行隧道设计与施工的基础, 是编制 定额的依据, 也是评价工程岩体稳定性的依据。我国 土木工程领域的围岩分级因各行业的特点不同, 而形 成了各自行业使用的围岩分类 ( 分级 ), 得到实际应用 的就有数十种; 分级数、划分办法和指标也各有差异, 这种状况极不利于行业间的技术交流, 也给工程管理 带来困难。因此, 根据国家计委综 [ 1986] 450号文的 要求, 由水利部主编会同有关部门共同制订的国家标
0. 5
0. 5 0. 5~ 1. 0 0. 5~ 1. 0
66
铁道工程学报
2008年 3月
表 5 TB 法初始地应力影响的修正级别
初始地 应力状态
极高应力 高应力
不修正 不修正
围岩基本分级 !
不修正 不修正 不修正
∀ 不修正
注: 围岩 岩体为 完整的 较软岩、较完整 的软 硬互层 时, 定为 级; 围岩岩体为完整及较完整 软岩、较完整 及较破 碎的较 软岩时,
量值上 GB法修正量值 0. 5~ 1. 5级, TB 法修正量值 为 1~ 2级, 当采用四舍五入规则时 GB法与 TB 法修 正降级量相同。
2 围岩级别修正存在的问题
从以上分析中可知, 采用 GB 法分 级在进行地下 水和地应力影响修正时, 依据 [ BQ ]值引起的降级将产 生以下问题:
( 1) 高地应力的修正 TB 法修正范围较小, 深埋 隧道只涉及 ~ 级围岩, 地应力等级标准跨度较大, 在实际应用中易产生较大误差。
收稿日期: 2007- 10 - 17 作者简介: 干昆蓉, 1959年出生, 女, 高级工程师。
第 3期
干昆蓉: 某铁路隧道高地应力、高水压围岩级别修正探索
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可产生 1~ 2级的级别差, 给施工阶段围岩分级工作的 应用系统开发带来困难, 影响了围岩分级的标准化、自
增加了弹性波速度 Vp < 1. 5 km / s的土和 Vp < 1. 0 km / s 的碎石的第 级。