共和隧道地质灾害原因分析
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点， 岩体 中 的最 大 主应 力方 向与岩层 的倾 向基本一 致 。 （ ３ ） 岩 体微裂 隙发 育 ： 单纯从 掌子 面 的岩 体情况 看 ， 岩 体完 整性 较好 ， 但从 坍下 的岩块 看 ， 岩 块较 为规则 ， 说 的 自承能力 ， 尽量 减少 开 挖 过程 中对 围岩 的扰 动 ： 在 开
１ ７ Ｏ
・
西 部探矿 工程
２ ０ １ ３ 年第 ３ 期
隧道 与建 设 工 程 ・
共和 隧道地 质 灾 害原 因分 析
谢 圣 纲
（ 重庆 市设 计 院， 重庆 ４ ０ ０ ０ ４ ４ ）
摘 要： 地质 灾害问题是软岩 隧道工程施工中常见的难题， 在深埋、 高地应力等复杂工程地质条件 下 的高速公路 隧道更是 如此 。 以共和 隧道 为例 分析 隧道地质 灾害原 因并提 出相 应对 策。 关键 词 ： 隧道 工程 ； 地质 灾害 ； 大变形
质岩之间， 因此其破坏现象表现 为岩体的局部破坏， 具 有一定的松动性岩爆特征。岩体的局部破坏造成 了初
的变形 ， 能充分利用围岩的 自 承能力 ， 更为经济合理 。
４ ． ２ 刚性支 护
虽然隧道围岩的节理裂隙 比较发育 ， 围岩 比较破 期支护的开裂 、 变形 ， 洞壁和拱顶掉块 ， 以及小规模的坍 但 是在 隧道 开挖后 掌子 面是可 以 自稳 的 。如 果在开 塌 。 当岩 体 的局部 破坏 进 一 步 积 累 ， 松 动 范 围扩大 ， 必 碎 ， 将造 成大 面积 的坍 方 冒顶 。放 炮 后 掌 子 面 出现 的响声 挖 后 立 即进 行 刚性 支 护且 初 支 立 即封 闭成 环 可 以阻止 围岩 是岩体在二次应力作用下发生破坏时出现 的一种声发 围岩 的进一 步破坏 。如果 不立 即把初 期支 护封 闭 ， 会在高地应力作用下进一步破坏， 造成松动圈范围进一 射 现象 。随隧道埋 深 的增加 ， 其支 护 开 裂 、 变形 和掉 块 步 扩大 ， 最后 导致初 期支护 开裂 破坏 。从现场 情况及监 现象 日趋严重， 说明 自重应力的作用越来越明显。 初 期支 护 虽 然 出 现开 裂 ， 但并 未 出 现 （ ２ ） 顺层地层 偏压 ： 岩层 产状 ２ ８ ０ 。 ～３ ４ １ 。 ２ ０ 。 ～ 控 量测数 据反 映 ， ４ ８ 。 ， 岩层走 向与路线走 向交角为 ５ ０ ～２ ０ 。 ， 倾 向路线右 初期 支护 失稳 的现 象 。因此 提 出隧道 开 挖 后立 即进行 侧， 岩层层理发育 ， 层面顺直 、 光滑。由于岩层走 向与倾 足够 强度 的 刚性 支护 。 施工工 艺 注意事 项 ： 在开 挖过 程 中要 充分利 用 围岩 角不 利 ， 加之层 理 发育 ， 形 成 顺 层 偏 压 。隧道 开 挖后 在 靠河侧起拱线部位形成应力集 中， 造成岩体局部破坏 ， 靠河侧边墙部位切层掉块 ， 靠 山侧边墙部位顺层坍滑 ， 拱顶 沿层 面垮塌 。从 地 应 力 测试 成 果 也 可 以说 明这 一
共 和隧道开工 以后 ， 前 期 施 工进 展 顺利 ， 隧道 左 线
进 入 Ｋ４ ０ ＋８ ３ ０ ， 右线 进 入 Ｋ ４ ０ ＋９ ０ ０埋 深 超过 ３ ０ ０ ｍ，
初 期 支护 开 始 出现 开裂 ， 隧道 埋深 超 过 ５ ０ ０ ｍ后 ， 开 始
显现围岩大变形破坏现象， 大部分格栅钢拱架被挤压扭 曲变形 ， 掉块严 重 ， 边墙 也 出现 岩 体挤 出破 坏情 况 。 随 隧道埋 深不 断增 大 ， 初 期支护 喷混开 裂和钢拱 架变形 破
中图分类 号 ： Ｕ４ ５ ７ 文献 标识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ Ｏ ０ ４ —５ ７ １ ６ （ ２ Ｏ １ ３ ） Ｏ ３ 一Ｏ １ ７ ０ —０ ３
１ 工程概 况
２ 隧道地 质灾 害概况
湘渝高速公路彭武段共和 隧道 隧道 区位于 重庆 直辖市东南部 ， 紧 邻 大娄 山脉 ， 属 乌 江 侵 蚀 河 谷 发 育 的 中低 山 峡 谷 地 区 。 山 脉 蜿 蜒 ， 其 走 向与 区 域 构 造 基 本 一致 ， 呈 北 北 东 一 南 南 西 向 延 伸 。段 内 山 峦 起 伏， 沟谷深切 ， 高 差悬 殊 ， 属 于 切 割 强 烈 的低 中 山 区 。
最高 海 拔 高 程 １ ３ ８ ０ ｍ， 最低 １ ９ ８ ｍ， 相 对 高 差 近 １ ２ ０ ０ ｍ。 自然 坡 度 约 ２ ５ 。 ～４ ５ 。 ， 基 岩 大 部 分裸 露 。 隧道 设 计 内 轮 廓 净 宽 为 １ ０ ． ５ ｍ， 净高 ８ ． ５ ０ ｍ（ 含 仰
拱） ， 最大 ， 围岩应 力 重新达 到新 的平 衡 ， 支 护所 受 围岩 压力 逐渐 变 小 ， 此 时再 增 加支 护 的 刚度 ， 以 抑 制 围岩变形 过 大 ， 使 岩体不致 过度 松弛 而丧失或 大大 降低 承载能力 。这 种“ 先 放后抗 ” 的支 护体 系 ， 通过 调整 支 护结 构 的强 度 、 刚度 和它参 与承载 的时 间来 控制 岩体
坏程度 也随 之更加严 重 。现 场监控量 测数据 显示 ， 最 大 水平 收敛达 ３ １ ｃ ｍ， 最大 拱顶 下 沉 量达 ２ ０ ｃ ｍ， 最 大 变 形 速度 达 １ ． ３ ｃ ｍ／ ｄ 。现场具体 破坏情 况见表 ｌ 。
表１ 共和隧道部分地质 灾害段落统计表
＊ 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — ０ ７ — １ ５
作者简介： 谢圣纲（ １ ９ ８ ０ 一 ） ， 男（ 汉族 ） ， 江西泰和人 ， 工程师， 现从事桥梁、 隧道等结构设计及研究工作。
２ ０ １ ３年第 ３ 期
３ 地质 灾 害原 因分析
西部探 矿工 程
１ ７ １
（ １ ） 隧道开 挖后 隧道周 边形 成 的二次应 力场使 岩体 发 生 局部破 坏 ： 隧道 埋 深较 大 时 自重应 力 也 较 大 ， 隧道 开 挖后 在洞 壁 四周 出现 切 向应力 集 中 。隧 道 通过 的岩 性 以致 密块 状 的砂 质 页岩 为主 ， 其 强度 介于硬 质岩 与软
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西 部探矿 工程
２ ０ １ ３ 年第 ３ 期
隧道 与建 设 工 程 ・
共和 隧道地 质 灾 害原 因分 析
谢 圣 纲
（ 重庆 市设 计 院， 重庆 ４ ０ ０ ０ ４ ４ ）
摘 要： 地质 灾害问题是软岩 隧道工程施工中常见的难题， 在深埋、 高地应力等复杂工程地质条件 下 的高速公路 隧道更是 如此 。 以共和 隧道 为例 分析 隧道地质 灾害原 因并提 出相 应对 策。 关键 词 ： 隧道 工程 ； 地质 灾害 ； 大变形
质岩之间， 因此其破坏现象表现 为岩体的局部破坏， 具 有一定的松动性岩爆特征。岩体的局部破坏造成 了初
的变形 ， 能充分利用围岩的 自 承能力 ， 更为经济合理 。
４ ． ２ 刚性支 护
虽然隧道围岩的节理裂隙 比较发育 ， 围岩 比较破 期支护的开裂 、 变形 ， 洞壁和拱顶掉块 ， 以及小规模的坍 但 是在 隧道 开挖后 掌子 面是可 以 自稳 的 。如 果在开 塌 。 当岩 体 的局部 破坏 进 一 步 积 累 ， 松 动 范 围扩大 ， 必 碎 ， 将造 成大 面积 的坍 方 冒顶 。放 炮 后 掌 子 面 出现 的响声 挖 后 立 即进 行 刚性 支 护且 初 支 立 即封 闭成 环 可 以阻止 围岩 是岩体在二次应力作用下发生破坏时出现 的一种声发 围岩 的进一 步破坏 。如果 不立 即把初 期支 护封 闭 ， 会在高地应力作用下进一步破坏， 造成松动圈范围进一 射 现象 。随隧道埋 深 的增加 ， 其支 护 开 裂 、 变形 和掉 块 步 扩大 ， 最后 导致初 期支护 开裂 破坏 。从现场 情况及监 现象 日趋严重， 说明 自重应力的作用越来越明显。 初 期支 护 虽 然 出 现开 裂 ， 但并 未 出 现 （ ２ ） 顺层地层 偏压 ： 岩层 产状 ２ ８ ０ 。 ～３ ４ １ 。 ２ ０ 。 ～ 控 量测数 据反 映 ， ４ ８ 。 ， 岩层走 向与路线走 向交角为 ５ ０ ～２ ０ 。 ， 倾 向路线右 初期 支护 失稳 的现 象 。因此 提 出隧道 开 挖 后立 即进行 侧， 岩层层理发育 ， 层面顺直 、 光滑。由于岩层走 向与倾 足够 强度 的 刚性 支护 。 施工工 艺 注意事 项 ： 在开 挖过 程 中要 充分利 用 围岩 角不 利 ， 加之层 理 发育 ， 形 成 顺 层 偏 压 。隧道 开 挖后 在 靠河侧起拱线部位形成应力集 中， 造成岩体局部破坏 ， 靠河侧边墙部位切层掉块 ， 靠 山侧边墙部位顺层坍滑 ， 拱顶 沿层 面垮塌 。从 地 应 力 测试 成 果 也 可 以说 明这 一
共 和隧道开工 以后 ， 前 期 施 工进 展 顺利 ， 隧道 左 线
进 入 Ｋ４ ０ ＋８ ３ ０ ， 右线 进 入 Ｋ ４ ０ ＋９ ０ ０埋 深 超过 ３ ０ ０ ｍ，
初 期 支护 开 始 出现 开裂 ， 隧道 埋深 超 过 ５ ０ ０ ｍ后 ， 开 始
显现围岩大变形破坏现象， 大部分格栅钢拱架被挤压扭 曲变形 ， 掉块严 重 ， 边墙 也 出现 岩 体挤 出破 坏情 况 。 随 隧道埋 深不 断增 大 ， 初 期支护 喷混开 裂和钢拱 架变形 破
中图分类 号 ： Ｕ４ ５ ７ 文献 标识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ Ｏ ０ ４ —５ ７ １ ６ （ ２ Ｏ １ ３ ） Ｏ ３ 一Ｏ １ ７ ０ —０ ３
１ 工程概 况
２ 隧道地 质灾 害概况
湘渝高速公路彭武段共和 隧道 隧道 区位于 重庆 直辖市东南部 ， 紧 邻 大娄 山脉 ， 属 乌 江 侵 蚀 河 谷 发 育 的 中低 山 峡 谷 地 区 。 山 脉 蜿 蜒 ， 其 走 向与 区 域 构 造 基 本 一致 ， 呈 北 北 东 一 南 南 西 向 延 伸 。段 内 山 峦 起 伏， 沟谷深切 ， 高 差悬 殊 ， 属 于 切 割 强 烈 的低 中 山 区 。
最高 海 拔 高 程 １ ３ ８ ０ ｍ， 最低 １ ９ ８ ｍ， 相 对 高 差 近 １ ２ ０ ０ ｍ。 自然 坡 度 约 ２ ５ 。 ～４ ５ 。 ， 基 岩 大 部 分裸 露 。 隧道 设 计 内 轮 廓 净 宽 为 １ ０ ． ５ ｍ， 净高 ８ ． ５ ０ ｍ（ 含 仰
拱） ， 最大 ， 围岩应 力 重新达 到新 的平 衡 ， 支 护所 受 围岩 压力 逐渐 变 小 ， 此 时再 增 加支 护 的 刚度 ， 以 抑 制 围岩变形 过 大 ， 使 岩体不致 过度 松弛 而丧失或 大大 降低 承载能力 。这 种“ 先 放后抗 ” 的支 护体 系 ， 通过 调整 支 护结 构 的强 度 、 刚度 和它参 与承载 的时 间来 控制 岩体
坏程度 也随 之更加严 重 。现 场监控量 测数据 显示 ， 最 大 水平 收敛达 ３ １ ｃ ｍ， 最大 拱顶 下 沉 量达 ２ ０ ｃ ｍ， 最 大 变 形 速度 达 １ ． ３ ｃ ｍ／ ｄ 。现场具体 破坏情 况见表 ｌ 。
表１ 共和隧道部分地质 灾害段落统计表
＊ 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — ０ ７ — １ ５
作者简介： 谢圣纲（ １ ９ ８ ０ 一 ） ， 男（ 汉族 ） ， 江西泰和人 ， 工程师， 现从事桥梁、 隧道等结构设计及研究工作。
２ ０ １ ３年第 ３ 期
３ 地质 灾 害原 因分析
西部探 矿工 程
１ ７ １
（ １ ） 隧道开 挖后 隧道周 边形 成 的二次应 力场使 岩体 发 生 局部破 坏 ： 隧道 埋 深较 大 时 自重应 力 也 较 大 ， 隧道 开 挖后 在洞 壁 四周 出现 切 向应力 集 中 。隧 道 通过 的岩 性 以致 密块 状 的砂 质 页岩 为主 ， 其 强度 介于硬 质岩 与软