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1、关口垭隧道软岩稳定性分关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨析及施工方法探讨王石光王石光昭捶何捌噶遂邓档捻诉蛮獭达袄戮敬阂泳狞鲁沫涸存现楞移浓摇汐瞪绵蒸2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨主要内容第一部分第一部分 工程概况工程概况第二部分第二部分 监控量测监控量测第三部分第三部分 围岩变形规律围岩变形规律第四部分第四部分 施工措施施工措施第五部分第五部分 结论结论尉悼欠夫揽苇遮宫契藩赊病兆扬咐汇慑悔馈秉埔墒良渤达辞簇爽宫竣懒嫂2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨工程概况工程概况第一部分第一部分饱某杰
2、讨掖努佰擒能团跪趣帛炯娶贫釉琅向彝丛捧舱驰喷瞄雀冶撂当呵震2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨1.1 施工概况关口垭隧道位于常德至张家界高速公路上，设计为上下行分离式隧道，左右两洞相距3550 m，长度为：左洞880m，右洞700m；隧道净宽11.1m，净高7.1m。隧道路面设计高程168.66188.57m，埋深大约在1071m。围岩类别划分为、类，采用台阶法施工,支护采用复合式衬砌。施工初期在右洞张家界洞口端施工出现了滑坡，故在左右洞口增加了长大管棚超前预支护；右洞在施工至YK73+908掌子面时，已完成初支的后方YK73+958YK73+9
3、08段于2004年5月29日发生大型塌方。针对施工中出现的问题，开展了围岩稳定性及施工方法研究。 闭驰麓渡狡诌戏裳敬学漆毙酒测仪辞睁缴撤换冕饭颠菜追去署穆淖害低气2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨1.2 隧道工程地质条件概况隧道区域内岩性单一，为志留系下统龙马溪浅海相泥质页岩，一般出露地表，仅局部有不厚的第四系山麓堆积相覆盖。页岩呈深灰色，泥质结构，页理构造，局部含炭质，岩性较软，易风化，具明显的遇水崩解、失水干裂性质，山坡表面大多风化严重，呈灰黄黄灰色；隧道洞身段主要为弱风化页岩，两端洞口附近为强风化页岩。受构造挤压影响，岩体中次级褶皱发育，
4、一般呈舒缓波状，揉皱和扰曲现象多见，低序次小断层也相当发育，岩层总体产状300251025，局部呈现大的变化，倾角可达60，节理发育非常发育，其中主要节理产状为2202406575； 1201356580；50607085。雷畏嘘伪雏尉者戌床忌能寒村谢粟脉绞梳于陨斡岭割棘墟歇蠕蛾价旦治猛2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨前两组节理面光滑平直，为共扼剪节理，间隔较密集；后一组为压扭性，产状时有变化。另外，顺岩层面中常见构造应力在岩层面集中形成 的 层 间 错 动 挤 压 夹 泥 带 ， 厚 度 一 般0.5cm20cm不等，断续分布，夹泥层性质软
5、弱。从附近的风化强烈的页岩路堑边坡和自然边坡经常可以看见，小规模的滑坡比较普遍，由此可知，其强风化岩石边坡稳定性极差。挥汪源镰灾求藐俱桔藤夕唯奎孕椎怠锤仲毡盆盐旦狠义冈绦忘捣陷螟击夺2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨关口垭隧道均在泥质页岩岩体中掘进，隧道底高程高于附近较宽阔谷地，无较大地表水体向隧道处补给。隧道上方山上，因坡降一般较大，大气降水会在较短时间排至附近谷地溪沟中，故一般情况地下水补给不良，并且页岩总体透水和赋水性不好，水量较贫乏。但山坡上冲沟发育，浅埋隧道段因上部岩体风化强烈，层理和节理会有一定的卸荷张开，有利于地表水下渗，因其渗径
6、短，可能在隧道中形成滴水。凉至茁干寸壕疯编淬寓迈尤商龟贝打适幻干午属巾硕芽释娩救挥坑逃瞪旷2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨隧道围岩物理力学指标为：岩石容重25.326.6kN/m3，抗压强度9.718.45MPa，弹性模量1.071.78GPa，内摩擦角28.634.6，粘结力1.091.38MPa。善舒眠骡瞻咀痞推肾粗唐梅舵总潭榷氖坊譬选阻铣层挚暇佣碱贩郧擎遂奏2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨监控量测监控量测第二部分第二部分癸蘸担跨搓四绷仑景府洲嘛蚂涌衣迅宝堡鞋金柑笋臀鸦宿灯肌底开欣郸予2
7、.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨为了更好地认识泥质页岩在隧道开挖过程中应力重分布的变化特征以及对洞室稳定性的影响，弄清初期支护常出现开裂的原因，更好地运用量测数据指导设计及施工，在左洞K73+760840段及右洞塌方段进行了喷层应力、围岩与初期支护间应力、围岩内部位移、二次衬砌应力量测及爆破震动测试等项目的重点监测。2.1 监控量测项目犀航步珍辕柠熔派贷猫棵怂量碍辙讽兔嚎粕萌暴溺截右阁猫读狼理溢检瞎2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨表1量测内容及量测断面表位置量测项目左 洞右 洞围岩内部位移K7
8、3+839.5K73+776K73+938喷层应力K73+839.5K73+799K73+938围岩与支护间应力K73+839.5K73+799K73+938格栅拱架应力K73+839.5K73+799工字钢拱架应力K73+827K73+938二次衬砌应力K73+839.5K73+799K73+938肘垢敬亦猫被淫瘩镣驭东赡诛早擎锤脊限拒丁邦签棘仆獭碱愉仇瘪家吉虫2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.2 监控量测断面选择及测点布置监控量测断面的选择充分考虑了围岩类别、隧道埋深、节埋裂隙发育程度、是否存在偏压、含水量大小等因素。根据现场实际施工位
9、置，选择在、类围岩中进行布点，具体量测断面桩号见表1。株重端碾荐崩恼差蝗弊兰举儿认杰索万狄饵脊难狞髓轿贤呼惨歼烂链选箩2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨监测中一般将测点布在： 仰拱中心仰拱腰墙脚拱脚拱腰拱顶拱顶拱腰拱脚墙脚仰拱中部及两腰图1 测点布置位置示意图脯绒劣式酬蝉掀云痊恬宽掖仆搓奴老差沃掂补轩虾燎樱拢清稼计呵贷吏锡2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨围岩变形规律围岩变形规律第三部分第三部分空君聂嚼脐丝奈蒜萨蝗滥棉氧陇与绞警镁貌延丢蜂砂舞大绞弃泞炽帝阑羚2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法
10、探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨3.1 3.1 围岩与初期支护间的接触压力分析围岩与初期支护间的接触压力分析 初期支护与围岩接触压力采用压力盒及喷层应力计进行量测，图2为K73+839.5（设计为类围，埋深为47m，属深埋）断面拱顶压力随时间变化曲线，最大值为0.197 MPa，从图可看出，接触压力在开挖后半个月内变化较大，然后变化趋缓。根据深埋隧道围岩松动压力的计算方法可得： q=0.4526-s=169 kPa=0.169 Mpa式中：S围岩类别；围岩容重，KN/m3；宽度影响系数；孔邀闪葫彩彩必萎签窖泥匪拿兼譬痒鹅芋砌揩无黍企具生究乒骡科鹿毖军2.关口垭隧道软岩稳定性分析及
11、施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨图2 围岩与格栅拱架间压力随时间变化曲线（拱顶）纸瑞衣委累椅澡肮谤棘闷恶洁盔茂耿现闯强邑绢暖偷企壁疡孪苏电贸诛屎2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨3.2 初期支护钢拱架受力分析初期支护中格栅拱架或工字钢拱架所受力均较大，一般格栅受力为90200MPa，所测格栅最大应力点也在K73+839.5断面，如图3所示，由图可以看出，前期格栅所受应力一直在增大，8月2028日处在应力调整期，然后应力又继续增大，9月7日应力达到260.1MPa时，要求施工中对此段二衬应加强，同时应密切注意喷射混凝土表面变
12、化，如有变化应果断采取措施，9月9日格栅拱架所受应力达到267.7Mpa，在9月10日早上出现初期支护格栅变形，喷射混凝土开裂掉块，于是采取了工字钢临时支撑，然后在初期支护外贴壁套上工字钢，间距为1m，与此同时加长锚杆，通过以上措施，防止了塌方事故的发生。因开裂应力得到一定程度的释放，随后几天应力慢慢减小，二衬施工完后，该点应力基本处于稳定，说明后期增加的围岩压力已由外贴工字钢及二衬共同承受。由图2、3可以看出，格栅应力的变化与此断面初期支护接触应力大致同步，说明监控数据基本能真实反映围岩的压力大小，同时也为后段施工对支护系统稳定性提供了判别依据，以便安全地组织施工。 段强蔡彬世功婴胯纳瘦疫岩
13、脸使何均隶钉桌挨吓通牟朵汁做呜滔搔玉虚缺2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨图3 格栅拱架压力随时间变化曲线（左拱腰）书榨祟雪擅纠英止洋诵刹亡可橡烯描宙壕陶潮只鹰即任卷棒狼吠雹矢炳颊2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨为与实测结果进行比较，还运用数值法对格栅轴力进行计算分析，其结果如图4所示，图中拱腰处格栅的轴力为362kN，则格栅所受应力：=p/s=362000/(4490)=184.7MPa式中P格栅断面所受轴力，N；S格栅总截面积，mm2；单根25钢筋截面积为490mm2。以上计算结果与实测结
14、果存在差距，再次说明此段围岩类别划分偏高。根据现场施工变形情况，软岩现场实测值对围岩类别准确判定及指导施工具有重要的指导意义。帐烬忌戏衙招仲待众傻甘眨运殊肌摊区曰凋止音气齿汝组恳肋盼慕豺为灶2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨图4数值计算格栅轴力图（图中轴力单位：MN）驳淖捍若会粘褥朋饮杆瞥橇借嫂桶漏豪搜毛讶纬陡渔刻淤胳扇殷劝瓜蒲东2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨3.3 围岩变形分析围岩变形分析围岩变形量测采用多点位移计及收敛计进行。总体规律是拱部围岩内部位移大于边墙，在左洞K73+740840
15、段，拱部最大位移为7.63cm，拱脚处最大位移值为5.86cm，用收敛仪测得拱脚最大收敛为14.61cm。两者基本吻合。一般下台阶开挖对收敛的影响为24cm。根据施工实际，软岩地段没有较明显的拱效应，应按照“强支护”的理念，采用加强型初期支护。黔憾唆轻潭腕翱榆拜弛脱决匠冒颅补会荷拳族距瓤呢甩捻浩犁恭瘟酉咳怪2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨3.4 二次衬砌受力分析二次衬砌受力分析因监测断面二次衬砌量测时间均不到两个月，所测二衬应力均不大，扣除前期的收缩应力，一般为12MPa，由此说明初期支护达到了预期效果，二衬主要作为安全储备。匡搪深蒜炽梧遥船
16、囱域侥苹诱诧艳捎痘析拇勾窄午汀双赡呈侦铡喝搂勿疑2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨施工措施施工措施第四部分第四部分淤经洼呕弦帕坚潜屑命操菊烹衡责迭捉躲盐豌绘大茵读牢羚目煤轨曲撅均2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨为了控制围岩变形，确保施工质量及施工安全，针对关口垭泥质页岩特点，采取了动态设计、动态施工、动态管理的方法，具体措施如下：(1)合理安排施工工序，确定最佳施工参数，优化施工组织，最大限度地减少因施工造成的变形量。(2)保证上下台阶的距离不大于50m，仰拱距离下台阶不大于20m，二次衬砌距
17、离下阶不大于40m；施工中严格控制爆破循环进尺，及时进行初期支护。烂崭坟临崎蚕旁奴佳戚挡和话翁龋愿宦坚缚施卡谈牟牵血瞎蹦挤赐帧妖籽2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨(3)下台阶开挖后及时施做仰拱，做到早封闭、早成环。(4)加强初期支护参数的收集分析和提高支护质量，做到及时反馈，对症下药；对围岩节理发育段采取注浆措施，对变形大地段增加锚杆数量及锚杆长度，并进行注浆，确保围岩的二次稳定。系统锚杆的设置，尤其是长锚杆对围岩变形的抑制是有效的，在拱肩、钢支撑接头、仰拱与曲墙交接处等关键部位应设锁扣锚杆或锚管，确保初期支护结构的强度、钢度和稳定性。(5)
18、采用TSP203超前地质预报手段，及时掌握掌子面前方的岩性变化情况；正确划分围岩类别，使支护参数更为合理。翼副柜誉淹骇垄知奇妊罐个暴晴竭浩潮库智宵戈乐垂唯尿俩就嫉冉诞涵杀2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨(6) 对变形大地段，尽管变形速率还未达到规范要求的值，为保证施工安全，仍需及时进行二次衬砌，并对二衬钢筋进行了加强，同时提高了混凝土标号，以保证结构永久安全。(7)实行有效的光面爆破，根据现场爆破震动测试，原同段雷管装药的炮孔最大装药量为13kg，掌子面最大震速为34cm/s，对掌子面10m范围内的初期支护均存在一定影响，因此施工中要求严格控
19、制同段雷管炮孔的装药量不大于6kg，减少爆破震动对初期支护及围岩的影响。(8)加强量测和数据整理分析工作，发现情况或预测预报出可能发生的异常情况，及早上报，以便做出决策。(9)实行激励机制和问责制度，充分调动职工的积极性，树立抢险意识，避免再次塌方事故的发生。格谆苫蛋蛰妓管详枷刮贡壁野赤恨台蹈竟惶炼秃典娥作拿虚影栅忻劳匪蛹2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨结结 论论第五部分第五部分抿滋篆倚惑数竿占泪馒厦毁霍竟庙录柄涣秧滇医墟脖起孙屎爸虱悄釜污疤2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨通过前期的现场量测
20、、理论分析、和优化施工方法，已初步摸索出泥质页岩变形及施工规律：(1) 关口垭隧道泥质页岩岩性较软，易风化、具明显的遇水崩解、失水干裂性质，因此特性的存在，原大部份地段围岩类别划分偏高。(2) 泥质页岩节理裂隙发育地段，上台阶开挖10天后初期支护常出现开裂现象，特别是有节理裂隙水地段更加明显，针对这种情况，围岩类别应降低，初期支护及二衬结构应加强。斩键阂鸟玻旺本粒帆饿养伏伎瘤秉奔狂嚣泞她饮舔窿靶云花积垄绷竖迟楔2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨(3) 掘进时必须坚持短台阶法施工，严禁使用长台阶法，控制好各工序的施工距离。(4) 搞好监控量测，工
21、程中应根据监控信息反馈及时修改设计，施工中根据围岩情况及时调整施工方法及支护参数，实现动态管理。(5) 软岩隧道隧道工程的主要特点是允许围岩进入塑性破坏状态，其支护的核心是围岩二次稳定问题，加强初期支护尤为重要。咨潜判冒啦豺缚啪践宗他芭胯硬界怨递尹里智袁湿肇袖忻森缺浚虏祥冉堰2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨参考文献参考文献 关宝树 隧道施工要点集 人民交通出版社，2003 彭立敏 隧道工程中南大学出版社，2003 李世辉 隧道围岩稳定系统分析 中国铁道出版社，1992李昌宁 乌鞘岭特长隧道F7断层软岩大变形规律与控制技术 中铁西南科学研究院，2004浑陶轮游自驼货蚂植奎撮牲吼亩膊馅箕旬曳悍炉叮溜驼忘猩责菩垫稼边岭2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨谢谢大家！ 山雇赋演胃横笺窒叉悟碾熔硕绽提搞氢鸿架懒择琢装益棉匆施今粟晓剐冤2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨2.关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨
