高地应力软岩隧道大变形控制技术
高地应力隧道软岩大变形段径向收敛控制措施
在隧道工程中，软岩地层的变形和收敛一直是一个令人头疼的问题。
尤其是在高地应力地区，软岩隧道的大变形段径向收敛控制措施更加重要。
本文将从技术措施、监测手段和管理方法等方面探讨高地应力隧道软岩大变形段径向收敛的控制措施。
1. 技术措施在软岩地层的隧道施工中，为了控制大变形段径向收敛，可以采取以下技术措施：- 合理的支护结构：选择合适的支护结构对软岩地层进行支护，比如钢架加混凝土梁、喷锚网、锚喷等，以增加地层的稳定性和承载能力，减少变形和收敛。
- 合理的巷道布置：通过合理的巷道布置，使得地层受力均匀，减小高地应力对软岩地层的影响，从而减少变形和收敛的发生。
- 降低开挖面积：通过减小开挖面积和采用分段开挖的方式，减少软岩地层的受力范围，减小地层变形和收敛的情况。
2. 监测手段在施工过程中，为了及时发现软岩地层的变形和收敛情况，可以采用以下监测手段：- 地下水位监测：通过监测地下水位的变化，及时了解软岩地层的湿度情况，从而判断软岩地层的稳定性和变形状况。
- 地表位移监测：采用地表位移监测仪器，对隧道周边地表位移进行实时监测，及时发现软岩地层的变形和收敛情况。
- 支护结构变形监测：通过监测支护结构的变形情况，及时了解支护结构的承载能力和软岩地层的变形情况，为及时采取补救措施提供数据支持。
3. 管理方法在施工管理方面，要加强对软岩地层大变形段径向收敛的管理，可以采用以下管理方法：- 强化监理管理：加强监理单位对软岩地层变形和收敛的监管，及时发现问题并提出解决方案，确保隧道施工的安全和顺利进行。
- 强化施工队伍管理：加强施工队伍对软岩地层变形和收敛的认识和管理，提高施工人员的安全意识和质量管理水平，确保施工质量和隧道安全。
- 强化应急预案管理：建立完善的软岩地层大变形段径向收敛的应急预案，规范应急处理流程，确保在发生问题时能够迅速采取有效措施，保障施工安全。
高地应力隧道软岩大变形段径向收敛控制措施包括技术措施、监测手段和管理方法三个方面。
高地应力软岩大变形隧道施工技术
高地应力软岩大变形隧道施工技术介绍隧道是连接地理上两个地区的重要交通工程。
然而，由于地质条件的复杂性和多变性，隧道的施工过程也面临着许多问题。
其中一个主要挑战是位于高地应力软岩区域的大变形隧道的施工。
高地应力软岩区域的隧道工程面对着较高的岩压和地质风险。
本文将介绍高地应力软岩大变形隧道施工技术。
问题施工大变形隧道有着诸多的问题，其中最主要的是与软岩的高地应力作斗争。
高地应力使得软岩的负荷能力下降。
因此，高地应力软岩区域的隧道工程施工需要考虑如何应对高地应力、软岩变形、母岩裂隙和软岩胀缩等问题。
解决方案从长期的施工技术来看，隧道施工工艺一直在不断更新和改进。
对于高地应力软岩区域的大变形隧道施工，采取以下措施可以提高施工效率和减少风险。
1.钻孔爆破工艺在高地应力软岩区域的隧道爆破中，采用钻孔爆破工艺可以减少振动，降低噪音和对基岩的影响。
另外，钻孔爆破还有利于控制隧道标准的大小和形状，确保隧道的结构稳定性。
2.预应力支护技术在高地应力软岩区域的大变形隧道施工中，预应力施工技术可以可靠地支撑隧道。
预应力施工技术通过钢缆、锚杆和桩体等材料，使支护结构承受预设的拉应力和压力。
预应力支护技术的应用可以避免因阻力降低、松动积土或地下水位变化引起的隧道变形等问题。
3.岩土混掘技术岩土混掘技术是一种将土与岩石混合起来，挖掘的同时稳定周围的土体。
这种技术可以有效地减少振动和噪音，并可以运用于软岩变形、母岩裂隙和软岩胀缩等的隧道施工。
同时，岩土混掘技术的应用可以改善施工现场的高地应力环境。
结论高地应力软岩大变形隧道施工是一项复杂的技术。
有效地解决高地应力、软岩变形、母岩裂隙和软岩胀缩等难题是成功的关键。
本文提到的钻孔爆破工艺、预应力支护技术和岩土混掘技术是现代大变形隧道施工的重要技术。
这些技术的有效应用可以保障隧道施工的安全、高效和稳定。
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。
高地应力软岩隧道大变形控制技术
(b)高地应力作用下的软岩隧道挤压变形
研究表明，当强度应力比小于0.3~0.5时，即 能产生比正常隧道开挖大一倍以上的变形。此时 洞周将出现大范围的塑性区，随着开挖引起围岩 质点的移动，加上塑性区的“剪胀”作用，洞周 将产生很大位移。圆形隧道弹塑性解析解也表明， 当强度应力比小于2时洞周将产生塑性区，强度 应力比越小则塑性区越大。高地应力是大变形的 一个重要原因。这又称为高地应力的挤压作用。
位移/mm
1600 1400 1200 1000
800 600 400 200
0
0
拱顶竖向位移 墙腰水平位移
200 400 600 800 1000 1200
R
2 p
图2-5 洞壁位移与塑性区半径关系
2.4.4 洞壁位移的影响因素
(1)埋深 当仅考虑自重应力场时，隧道埋深与地应力成正比。
图2-6为各区段洞壁位 1.8
图2-2为乌鞘岭隧道分区段塑性区半径与围岩抗 压强度及强度应力比的关系，塑性区半径随围岩强 度及强度应力比的增加而减小。
3300 2255
2200
Rp/ m
R p/m
1155
1100
55
00
0
0
0
5
0.5
0.5
10
15
1
强度1应.0 力比
20
1.5
1.5
25 Rb/MPa
2
2.0 强度应力比
F7断层区段 图2-2 塑性区半径与抗压强度及强度应力比的关系
图1-3 F7断层圆形断面
其他地段根据围岩性质隧道采用椭圆形(图1-4)。
图1-4 椭圆形断面
第二章 大变形机理
2.1 高地应力、软岩的概念
高地应力软岩大变形隧道施工技术
高地应力软岩大变形隧道施工技术摘要：根据国内外隧道施工的实践总结，在一定高地应力条件下的软弱围岩，在施工过程中发生大变形现象，是必然的。
目前对于围岩大变形的控制研究主要集中于地质情况较差地段的施工工艺和支护方法上。
对于围岩大变形比较轻微的情况，可以在一定程度上增大支护体的刚度或者强度，增大隧道预留的变形位移，同时及时地施工二衬以承担荷载，这样可以达到预防和控制围岩大变形的发生与发展。
因此，本文对高地应力软岩大变形隧道施工技术进行简要的分析，希望可以为相关人提供参考。
关键词：高地应力；软岩大变形；隧道施工技术1木寨岭隧道工程概况木寨岭隧道位于甘肃省定西市漳县和岷县交界处，为双洞单线分离式特长隧道，全长19.02km，洞身地质条件非常复杂，隧道洞身共发育11个断裂带，穿过3个背斜及2个向斜构造，属高地应力区，极易变形。
隧道洞身穿越的板岩及炭质板岩区，占全隧的46.53%，总计各类软岩段长约16.1km，占隧道长度84.47%，极易发生围岩滑坍，施工难度很高。
2木寨岭隧道围岩及变形情况2.1开挖揭示围岩情况大部分围岩开挖揭示地层岩性为二叠系板岩夹炭质板岩，围岩受地质构造影响严重，节理极发育，岩体极破碎，层间结合差，整体稳定性差。
2.2变形情况受围岩地质的影响，自隧道施工至F14-1断层带时围岩极其破碎，现场每循环开挖进尺不大于0.7m，采用人工进行开挖，1d只能施作1循环；当初期支护完成后经常出现喷射混凝土开裂、掉块、拱架扭曲变形等情况，量测数据显示拱顶下沉速率平均能达到90mm/d，累计平均能达到800mm，收敛速率平均能达到160mm/d，单侧收敛累计值能达到1800mm；当二次衬砌施作后，部分地方还出现开裂、甚至出现砼脱落、钢筋扭曲等现象。
3高地应力释放设计理念根据“先柔后刚、先放后抗”的指导思想，我们必须要将围岩本身蕴藏的高地应力进行释放，可怎么释放，释放到何种程度，是关键所在。
目前有2种理论的施工，国内外都获得了比较成功的案例，一种是先行释放理论，意思就是采用先行导坑法释放部分围岩应力，释放稳定后扩挖成型，进行抵抗；另外一种就是边放边抗理论，意思就是预留适当预留变形量，让围岩应力得到相应释放，但在释放一定程度时，即预留变形量可控范围之内，开始加强支护，抵抗剩余围岩应力，使支护结构趋于平衡。
高地应力软岩大变形隧道施工技术
高地应力软岩大变形隧道施工技术中铁十四局集团第四工程有限公司石贞峰摘要：堡镇隧道为宜万铁路第二长隧、七大控制工程之一，也是全线施工难度最大的隧道之一。
堡镇隧道围岩属于高地应力软岩，在施工中发生高地应力软岩大变形。
结合软岩的岩性分析情况，采用科研引导、稳扎稳打的方针，制定了详细的施工方案，在施工过程中探索、研究出了控制软岩大变形的施工技术。
关键词：堡镇隧道高地应力软岩大变形施工技术1 工程概况堡镇隧道左线全长11565m，右线全长11599m，线间距30m, 右线初期设计为平导，作为左线辅助施工通道，后期再将平导扩挖形成右线隧道。
是宜万铁路第二长隧、七大控制工程之一，也是全线唯一的高地应力软岩长隧。
十四局承担左线进口段5641m、右线进口段5622m的施工任务。
隧道穿越岩层主要为粉砂质页岩、泥质页岩，呈灰黑色，多软弱泥质夹层带，白色云母夹层，强度极低。
大部分页岩呈薄层状，层厚3～10cm，分层清晰,产状扭曲，挤压现象明显，岩体破碎，强度很低，手捏呈粉末状，遇水膨胀；顺层发育，有光滑顺层面，层间多夹软泥质夹层，节理、层理发育、切割严重，围岩整体性很差，隧道左边拱存在顺层软弱面，右侧边墙有楔形掉块，爆破后滑坍、掉块严重。
根据国标《工程岩体分级标准》，该区属高应力区，产生大的位移和变形。
洞内初期支护局部开裂，顺层坍塌，节理发育，软岩变形等，凡专家预测的复杂地质均已出现。
在施工中发生多次高地应力作用下较大变形中，仅8#横通道处拱顶沉降最大就达15cm，收敛32.5cm，超过预留变形量，并侵入二次衬砌。
2 施工方案针对高地应力软岩大变形的特点，我们制定了“超前支护、初支加强、合理变形、先放后抗、先柔后刚、刚柔并济、及时封闭、底部加强、改善结构、地质预报”的整治原则和总体方案，配合平导超前等辅助方案较好的解决了此项难题。
2.1 总体方案介绍(1)采用超前小导管支护，开挖后及时封闭围岩；加强初期支护的刚度，采用型钢拱架封闭成环；为达到稳固围岩的目的，系统锚杆采用中空注浆锚杆加固地层，锚杆长度应稍大于塑性区的厚度。
王明年教授-高地应力隧道大变形机理及控制措施
5-10
0.25-0.5 15-35
3-6
较大
洞周位移明显， 喷混凝土层严 弯曲型、软岩 中等 洞底局部有隆 重开裂，掉块， 塑流型、膨胀 10-15 (Ⅱ级) 起现象，变形 局部钢架变形， 型 持续时间长 锚杆垫板凹陷
0.150.25
35-50
6-10
大
现象同上，但 洞周变形强烈， 大面积发生， 强烈 洞底有明显隆 且产生锚杆拉 (Ⅲ级) 起现象，流变 断及钢架变形 特征很明显 扭曲现象
大变形是相对正常变形而言，正常支护位移上限取为预留变形量的0.8倍，即单线 隧道13cm、双线隧道25cm，高地应力隧道位移上限取为正常支护位移上限的2倍， 即单线隧道25cm、双线隧道50cm。
…………..
主要包括3种类型：
①高地应力作用下的挤压变形；②膨胀性围岩的膨胀变形；③断层破碎带的松弛变形
隧道塑性区、洞壁位移的3个影响因素 围岩强度应力比、围岩强度
塑性区半径与强度应力比、围岩强度的关系（朱永全）
强度应力比与隧道洞壁变形的关系（朱永全）
兰渝铁路毛羽山隧道
双线铁路隧道 薄层状碳质板岩地层，区域原岩应力较 大且以水平构造应力为主 最大水平主应力近22MPa
（李廷春，毛羽山隧道高地应力软岩大变形施工控制技术）
最大收敛值1200 mm 成因4点： ① 区域原岩应力较大，且与隧道线路走向大 角度相交 ② 围岩岩质软弱 ③ 支护强度不足 ④ 施工方法不当
西南交通大学 Southwest Jiaotong University
高地应力隧道大变形机理及 控制措施
主讲人：王明年 教授、博导 电 话：13808029798 E-mail：1653325765@
成兰铁路高地应力软岩隧道大变形发生机理及控制技术
成兰铁路高地应力软岩隧道大变形发生机理
及控制技术
成兰铁路是中国重要的铁路干线之一，其中高地应力软岩隧道是
该线路的关键难点。
为了研究这些隧道的大变形发生机理及控制技术，需要对其内部高地应力长期变形特征进行深入的研究。
根据相关研究表明，高地应力软岩隧道的大变形主要是由以下几
个因素引起的：第一，围岩的特性（包括岩层倾角、岩性、强度等）；第二，隧道周围地应力的大小及分布；第三，隧道建设中的支护工程。
在控制这些隧道的大变形方面，可以采用多种技术手段，包括分
区部分前锋法、钢筋混凝土衬砌、突出顶板法等。
这些方法可以降低
隧道周围地应力的大小、改善支护结构的稳定性和强度等，从而控制
隧道的大变形。
总之，成兰铁路高地应力软岩隧道的大变形机理及控制技术研究
对该铁路干线的建设和运营具有重要意义，可以为其他类似隧道的建
设提供有益的技术参考。
22809361_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。
新乌鞘岭隧道岭脊段高地应力软岩大变形控制技术
工程建设新乌鞘岭隧道岭脊段高地应力软岩大变形控制技术马殷军（中国铁路青藏集团有限公司，青海西宁810000）摘要：针对新乌鞘岭隧道岭脊段高地应力软岩变形问题，采用加强初支、铣挖法施工在软岩大变形方面取得了良好的效果。
通过调整仰拱曲率、加大变形预留量、加强初期支护、超前预加固等设计支护措施，结合铣挖法开挖可有效减少对周边围岩的扰动，有效控制软岩塑性区的发展。
研究表明：相比钻爆法，采用铣挖法开挖易于控制超欠挖，并大幅度降低对围岩的扰动。
轮廓平均线性超挖由37 cm缩减至17 cm，超挖率由121%缩减至61%，喷射混凝土与岩面密贴性好，有利于提升围岩自承能力和初期支护的承载能力，可有效改善变形控制效果，提高软岩施工的进度及安全性，可作为高地应力软岩大变形控制的有效方法。
关键词：新乌鞘岭；隧道；软岩大变形；铣挖法；变形控制；高地应力中图分类号：U456 文献标识码：A 文章编号：1001-683X（2023）11-0001-07 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2023.09.18.0040 引言随着我国西部开发持续深入，西部地区交通建设成为其重要组成部分。
在建设过程中，隧道工程面临的地质条件极端复杂，主要包括高地应力软岩大变形、高地应力岩爆、富水断层破碎带等复杂地质问题，隧道工程面临高地应力软岩大变形和岩爆等重大技术挑战［1-8］。
采用数值分析方法，对比分析机械法和钻爆法对软岩变形的影响，讨论机械法在挤压性软岩隧道大变形控制的适用性。
1 工程概况新乌鞘岭隧道全长17.125 km，位于既有兰武二线乌鞘岭特长隧道东侧上方，是单洞双线隧道，最大埋深952 m。
新建隧道施工辅助坑道充分利用既有兰武二线乌鞘岭特长隧道的5#、7#、8#、9#、10#斜井（长度合计9 280 m）。
其中的9#斜井工区为V级围岩Ⅲ级变形段，志留系作者简介：马殷军（1976—），男，高级工程师。
E-mail：********************千枚岩夹板岩，千枚岩为主，极薄层状，软硬不均，层间结合力差，受构造影响严重，岩体极破碎，岩质软，整体性差，呈块状，拱部稳定性差，易掉块，掌子面存在少量渗水现象，受施工扰动易发生失稳坍塌等风险（见图1）。
地质缝合带高地应力炭质板岩隧道大变形控制技术
06
技术创新与展望
技术创新点分析
01
首次提出并应用“地质缝合带 高地应力炭质板岩隧道大变形 控制技术”的概念和理论框架 。
02
创新性地研发出地质缝合带高 地应力炭质板岩隧道大变形控 制技术，并成功应用于多个工 程实践。
03
研究成果填补了国内外在此领 域的空白，为类似地质条件的 隧道施工提供了新的技术方案 和控制标准。
分析等。
预警机制
03
根据数据分析结果，建立预警机制，对异常情况进行预警和及
时处理。
05
隧道变形控制效果评估
评估方法选择
01
02
03
监控量测法
通过在隧道内安装量测仪 器，监测围岩和支护结构 的变形情况，评估隧道稳 定性和安全性。
地质雷达法
利用地质雷达对隧道掌子 面进行扫描，获取围岩内 部的结构特征和缺陷，评 估围岩稳定性。
喷射混凝土应力监测
对喷射混凝土的应力进行监测，以判断混 凝土是否稳定。
钢支撑应力监测
对钢支撑的应力进行监测，以判断支撑是 否稳定。
地表沉降监测
对地表沉降进行监测，以判断隧道开挖对 周围环境的影响。
监测数据分析
数据整理
01
对监测数据进行整理，包括数据筛选、数据修正等。
数据分析
02
对整理后的数据进行统计分析，包括平均值、标准差、相关性
全性。
方案构成
总体方案设计包括隧道开挖、 初期支护、二次衬砌、地表加 固等环节，各环节相互配合， 共同实现大变形控制目标。
适用范围
本方案适用于地质缝合带高地 应力炭质板岩隧道施工，也可 在其他类似地质条件下推广应
用。
初期支护方案
支护材料
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。
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。
高地应力软岩隧道控制塌方变形施工技术
高地应力软岩隧道控制塌方变形施工技术摘要：一般情况下，隧道会在山区修建。
那么，在实际进行施工的过程当中，也就特别容易对比较多元以及复杂的地质条件加以应对。
比如说，高地应力软岩塌方变形。
目前，在实际进行隧道施工的过程当中，会对这一类型的变形具有一定的研究，并以此提出了比较有效的施工技术。
基于此，本文主要以高地应力软岩隧道作为切入点，对塌方变形为隧道工程建设带来的影响以及隧道塌方变形的特点进行了分析，并且细致探究了高地应力软岩隧道控制塌方变形施工技术，以利于通过本文的论述，对施工的安全加以保证。
关键词：高地应力；软岩；塌方变形；施工技术引言：随着技术的发展，会促进我国交通运输行业。
在山区，隧道的建设会面临地质复杂的条件，那么高地应力软岩塌方变形就是比较常见的一种条件。
因此，也就需要细致分析相关的施工技术。
一、塌方变形对隧道工程建设带来的影响在进行隧道工程施工的过程当中，如果需要对高地应力加以穿越，也就特别统一存在塌方变形的地质灾害。
在这样的灾害来说，如果发生也就会对隧道工程的整体建设带来直接性的影响。
因此，在实际进行隧道施工的过程当中，也就需要对隧道的塌方变形加以关注。
现阶段，在对隧道进行建设的过程当中，会面临着比较高的风险，在成本以及整治方面都会耗费比较高的成本。
在高地应力的条件之下，若所建设的软岩隧道存在塌方变形，也就会对工程的建设、质量、安全以及效益带来影响[1]。
二、隧道塌方变形的特点首先，会持续比较长的时间。
对隧道的软岩来说，其不仅强度会比较低，而且会具有比较强的流变性。
如果在实际进行开挖之后，塌方变形具有较长的持续时间，也就会对施工带来影响。
而且，在结束初期的变形之后，不仅会导致状态不稳定，也会提高变形的速度。
其次，具有比较大的变形量。
在实际进行隧道开挖的过程当中，隧道会存在变形的情况。
有一些工程会在常规段的变形当中，使得变形量大于1cm，通过对双层的支护加以运用，也很难对其进行控制。
也正是因为隧道的塌方变形具有这样的特点，也就需要对相关的施工技术加以运用。
高地应力偏压软岩大变形隧道施工工法(2)
高地应力偏压软岩大变形隧道施工工法高地应力偏压软岩大变形隧道施工工法一、前言高地应力偏压软岩大变形隧道施工工法是一种针对高地应力偏压软岩地层的大变形隧道施工工法。
在这种类型的地质条件下，传统的施工工法往往难以满足工程需求，因此需要采用一种创新的施工工法来应对挑战。
二、工法特点该工法的特点是能够有效处理高地应力偏压软岩地层的大变形问题，确保隧道的稳定性和安全性。
在施工过程中，采用了一系列的技术措施来应对地质条件的挑战，包括预应力锚索技术、预增压技术、支护结构设计等。
三、适应范围该工法适用于高地应力偏压软岩地层的大变形隧道的施工，尤其适用于地质条件较为恶劣的情况下，如高地应力、偏压、软岩等。
该工法可广泛应用于城市地下交通、水利工程、矿山工程等领域。
四、工艺原理高地应力偏压软岩大变形隧道施工工法的工艺原理是根据地质条件和工程要求，采取相应的技术措施来实现隧道的施工和支护。
首先，通过地质勘探和试验，确定地层的性质和特点，以及高地应力和偏压的程度。
然后，根据这些数据，设计合理的支护结构，包括预应力锚索和预增压等技术。
最后，根据实际情况，采用合适的机具设备来进行施工作业。
五、施工工艺该工法的施工工艺包括以下几个阶段：工程准备阶段、预应力锚索施工阶段、预增压施工阶段、支护结构施工阶段等。
在每个施工阶段，都有具体的工程操作和技术要求，包括岩层钻探、锚索灌注、增压注浆、支护结构安装等。
六、劳动组织对于高地应力偏压软岩大变形隧道施工工法，劳动组织是至关重要的一环。
根据施工工艺的要求，需要组织合理的人力资源和物资供应，确保施工进度和质量的达到预期目标。
此外，还需要合理安排人员的工作时间和空间，确保施工安全和效率。
七、机具设备该工法需要使用一系列的机具设备来支持施工过程，包括钻机、搅拌机、注浆泵等。
这些设备需要具备一定的特点和性能，以满足施工的需求。
同时，施工人员需要掌握这些机具设备的使用方法和操作技巧，确保施工的顺利进行。
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。
成兰铁路高地应力软岩隧道大变形发生机理及控制技术
下沉达１５５
ｃｍ。
（２）变形速率高 奥地利的陶恩隧道最大变形速率高达２００ 一般也达５０～１００
ｍｍ／ｄ。 ｍｍ／ｄ，
（３）变形持续时间长 由于软弱围岩具有较高的流变性质和低强度， 开挖后应力重分布的持续时间长，变形的收敛持续 时间也较长。日本惠那山隧道时间大于３００ （４）支护破坏形式多样 由于原始应力状态因方向而异，围岩也具有各 向异性，初期支护常常不均匀受力，破坏形式也是 多样的。喷层开裂、剥落先在受力较大的部位发 生，锚杆锚固作用失效。型钢拱架或格栅发生扭 曲，坍塌随即发生。衬砌做好后，大变形常使衬砌 严重开裂，挤入净空。底部上鼓使道床严重破坏只 好中断行车。 （５）围岩破坏范围大 高地应力使隧道周边围岩的塑性区增加，破坏 范围增大。特别是支护不及时或结构刚度、强度不 当时围岩破坏范围可达５倍洞径。一般锚杆长度 伸不到弹性区，这常是导致喷锚支护失效的根本 原因。 （６）掌子面挤出位移大，稳定性差 隧道开挖后，高地应力使隧道周边围岩的塑性 区朝开挖面方向扩展，诱发纵向挤出变形明显，常 规封闭掌子面的喷射混凝土不足以抵抗该变形的 发展，致使其多处开裂，掌子面附近的支护体系破 坏严重，有的钢架发生剪切断裂，掌子面难以稳
１５０ ｄ。
ＭＰａ。隧道采用新奥法施工，施工过程中上断
面的净空位移１００～４００ ｎｌｌＴｌ，最大到４１ｌ ｒａｍ；下断 面的净空位移最大为２００ ｍｍ，拱顶下沉为１０～
１００ ｍｍ。
（２）惠那山隧道 日本惠那山隧道长８．６３５ ｋｍ，围岩以花岗岩为 主，其中断层破碎带较多，局部为粘土，岩体节理发 育、破碎，岩石的抗压强度为１．７～３．０ ＭＰａ，隧道埋 深为４００～４５０ ｍ，原始地应力为１０～１１ ＭＰａ。施工 时在地质最差的地段，拱顶下沉达到９３０ ＩＴｌｌｌｑ，边墙 收敛达到１１２０ ｍｍ，有６００
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(1)大变形的成因
(a)膨胀岩的作用
具有膨胀岩的围岩在一定条件下体积膨胀， 如粘土类矿物、蒙脱石、高岭土、伊利石、绿泥 石等吸水后体积可膨胀10%~20%。硬石膏遇水 体积可增大60%，芒硝遇水体积增加135%。有 的膨胀力可达25~45kPa。围岩膨胀使隧道周边产 生大变形。
强度应力比0.1~0.2)
都属于高地应力挤压性大变形。
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(c)局部水压及气压力的作用
当支护和衬砌封闭较好，周边局部地下水升 高或有地下气体(瓦斯等)作用时，支护也会前半 生大变形。但随着支护开裂，水或气溢出，压力 减小，变形也就停止，这种现象并不多见。
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(2)围岩破坏形式
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(2)高地应力
高地应力是一个相对的概念，它是相对于围岩强
度(Rb)而言的。也就是说，当围岩内部的最大地 应力σmax与围岩强度的比值Rb/σmax达到某一水平 时，才能称为高地应力或极高应力，即：
围岩强度应力比= Rb /max
表 2-1 围岩强度应力比的分级基准
标准类别
极高地应力
①纯剪切破坏 ②弯曲破坏 ③剪切或滑动破坏
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(a)纯剪切破坏
(b)弯曲破坏
(c)剪切或滑动破坏
图2-1 挤出岩体中隧道破坏类型
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2.3 大变形的基本特征
(1)变形量大
最 大 变 形 可 达 数 10cm 至 100cm 以 上 。 家 竹 箐 隧 道初期支护周边位移曾达210cm，一般80~100cm， 拱顶下沉60~80cm，隧道隆起80cm。堡子梁隧道排 架下沉120cm，边墙向下挤进30~40cm。关角隧道底 鼓约100cm，边墙向内挤很大。乌鞘岭隧道岭脊段最 大水平收敛达1209mm，最大拱顶下沉367mm。平均 累计变形按F4、志留系板岩夹千枚岩、F7几区段分 别为90~120mm、200~400mm、150~550mm。
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国外几座典型的大变形隧道如：
➢ 奥地利的陶恩隧道(长6400m，强度应力比
0.05~0.06)；
➢ 奥地利的阿尔贝格隧道(长3980m，强度应
力比0.1~0.2)；
➢ 日本的惠那山隧道II号线(长8635m，强度
应力比0.1~0.33)；
➢
我国南昆线著名的家竹箐隧道(长4990m，
高地应力
法国隧道协会
＜2
2~4
我国工程岩体分级基准
＜4
4~7
日本新奥法指南(1996)
＜2
4~6
日本仲野分级
＜2
2~4
(2-1)
一般地应力 ＞4 ＞7 ＞6 ＞4ຫໍສະໝຸດ 2021/3/79
2.2 隧道大变形的概念
各级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 对各级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 。
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隧道辅助坑道设计按工期为2.5年考虑，设置 有13座斜井和1座竖井的施工方案，在施工中又结 合施组安排，又增加一座竖井(主要用于通风)和 一座横洞，在2004年4月F7断层，又增设左、右 线迂回导坑。
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隧道施工进入F7工程活动性断层以后，发现 初期支护变形速率加剧，初期支护出现掉块、开 裂和挤压破坏等现象，隧道最大拱顶下沉和水平
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(3)变形持续时间长
由于软弱围岩具有较高的流变性质和低强度， 开挖后应力重分布的持续时间长。变形的收敛持 续时间也较长。短者数十天，长者数百天，一般 也需百多天。家竹箐隧道收敛时间在百天以上。 日本惠那山隧道时间大于300天，阿尔贝格隧道 收敛时间为100~150d。乌鞘岭隧道大变形区段变 形持续时间达120d，一般要40~50d。
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图1-3 F7断层圆形断面
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其他地段根据围岩性质隧道采用椭圆形(图1-4)。
图1-4 椭圆形断面
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第二章 大变形机理
2.1 高地应力、软岩的概念
(1)软岩
软岩指强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造 面切割及风化影响显著的裂隙岩体或含有大量膨 胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层，单轴抗压 强度小于25MPa的岩石。
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(b)高地应力作用下的软岩隧道挤压变形
研究表明，当强度应力比小于0.3~0.5时，即 能产生比正常隧道开挖大一倍以上的变形。此时 洞周将出现大范围的塑性区，随着开挖引起围岩 质点的移动，加上塑性区的“剪胀”作用，洞周 将产生很大位移。圆形隧道弹塑性解析解也表明， 当强度应力比小于2时洞周将产生塑性区，强度 应力比越小则塑性区越大。高地应力是大变形的 一个重要原因。这又称为高地应力的挤压作用。
高地应力软岩隧道大变形控制技术
乌鞘岭隧道岭脊地段变形控制技术
石家庄铁道学院
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第一章 乌鞘岭隧道简况
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乌鞘岭隧道设计为两座平行的单线隧道，两 线间距40m，隧道长20.05km，基本为直线隧道； 隧道洞身最大埋深1100m左右。右线隧道总工期 2.5年。
隧道最大埋深约1100m，在岭脊约7km范围 分布由四条区域性大断层组成的宽大“挤压构造 带”，地应力情况十分复杂。在F4和F7断层及影 响带、志留系板岩夹千枚岩地层，围岩破碎，洞 室自稳能力极差。
收敛分别达1209mm和1053mm，一般在300～ 700mm左右，初期变形速率一般在30～35mm/d。
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图1-2 F7断层支护变形情况 5
隧道衬砌结构 采用复合式衬 砌，在本隧道 最 大 的 F7活 动 性断层地段(宽 度 800m) ， 考 虑断层活动性 及岩体十分破 碎，按圆形结 构断面(图1-3) 进行设计
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(2)变形速度高
家 竹 箐 隧 道 初 期 支 护 变 形 速 度 达 3~4cm/d 。 奥地利的陶恩隧道最大变形速度高达20cm/d，一 般也达5~10cm/d。乌鞘岭隧道岭脊段变形量测开 始阶段变形速率最高达167mm/d，最大变形速率 按F4、F5、志留系板岩夹千枚岩、F7几区段分 别 可 达 73mm/d 、 143mm/d 、 165mm/d 、 167mm/d。