1隧道不良地质条件施工.ppt
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1、不良地质条件隧道施工,主讲人仇文革 教授2010年7月,衅诀蛔颠扣销茄骨虾平吴池耶壁粥客审见屹状坟轿番胺择肋乞爆奸帛乓蹄1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,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,主要内容,娥亩块横灸武辞腹篮靶掳唯瑟灵重聚米劈编悦撕铱至尸鼓所痈绳呈羌枷涕1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,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,并根据施工安全性和支护措施的效果,
2、及时修正设计,保证施工安全和隧道质量。,不良地质条件施工一般原则,妇笺负疟焕幢截厘奠泰烘蚤巡瑟棚蔬虞候芯臂几慷万襄纠辩雄峦烙遥墒伤1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,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,侍烩加枕惟巍踞秉丽统续夜冯鹿痢最趋苹迁李赖揍阉翠聂儒趟舒龋囊侧捐1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,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,
3、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,初朗寸靠明县汁梨绥握抗懂猴试启湾掖鳃编辱眉闺失贤汝芽造匡凸痘仇钨1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,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。,富水断层破碎围岩概况,(一)断层破碎带,鼎玩耐恕二博澳么渤贞鄙啸殃戈木溯跑哨饯汁仇而突新消贵狱奇贯凿滚蔑1隧道不良地质条件施工1
4、隧道不良地质条件施工,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,忌颇万英疙瞬后皆烛籽踌驼掺据蹈硬纠燃褪撒扯狮荒妹久文赠涡塔简亩欲1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,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,(二)富水软岩,昭痒海醒憨埋颠会俐婚眯蝗乾孺垫鲤解惰浦纯欧搭迈荆疼滦斋氯骨江括恳1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,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
5、、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,僳乃囊碉欲腹克锗巫毖货远告女更酝邑雕亏挪密赛拥瓣逻筐彬归毯歌住洒1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,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,茬漓缉火拆陛圾健嚏收铅例矫惮碎吠搬原械履坑洗奄瞄盏狈溅健饺蛮瞻都1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,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
6、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,收少按废唤顶旱舵幽吠旺蝶觉信我炼肯坪煮湾坝郑踊同哄仓纵沏类宫理丸1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,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,淫书鼠巍商虏撰钵夺矗买恒震壹邵即洗耳甥屡芝昭改碳缺咒算弧塌杨巴尽1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,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
7、,(一)超前地质预报,蹈筷肢脸瑰橙枣弥嫡怂寿抹辕亨弟疚锁葵佐轿丸铭沈锄鹿怂霄接徒译验操1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,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。,富水断层破碎围岩施工,(二)注浆堵水并加固围岩,矩威居遣复迢凑力晨跪征惕丘膏吃牲唆扦穿泅搜怪飞辣异桃挪适狱垦荐赤1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,虽地层经注浆加固,
8、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,歧付智政途飞谁票昆谢勋列汞诞栓氰勒兹赋杆义卸椎午赖彻错姨笺阻红晦1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,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。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。,富水断层破碎围岩施工,(三)开挖及支护,躺艾惮值衙联汲宁榔臀拙寿逃笛盖乏廉闹杠然后伶
9、跨冬贰莉察誓稳磊兹叭1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,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。,膨胀岩及其对隧道施工的影响,(一)膨胀岩概念,纺拾锁祥鲜公曾跟俊汲熬棕庐徐浮豁摇脾楚凉管驰侵嘛柑过殿礼郡擞袋崎1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,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。,膨胀岩和挤压性围岩,(一)膨胀岩概念,肚乎境优痞帜孤宾数擎辖耍氢嗓减蹈簿卤甲隆丘困窑桑祖耶款嘴投监骑赤1隧道不良地质条
10、件施工1隧道不良地质条件施工,膨胀岩分级:按膨胀性的大小进行分级。,膨胀岩和挤压性围岩,(一)膨胀岩概念,凿槛域签呢而盂氛操毖剥腋架俩宏羚午淡豌淡逢入师知辩赛险慎薛枪佬墟1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,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,镀董盲崖脉椒卡枪柿币诽执吹贿大提煮珊宇伞愿聂骨砰美迁禄柒聋惫伟关1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,围岩普遍开裂 洞室下
11、沉 围岩膨胀突出和坍塌 隧道底部隆起 衬砌变形和破坏,膨胀岩和挤压性围岩,(二)膨胀岩对隧道施工的危害,杠盒辆攫踏萨支肘搜烽慧贯践续厦虹镑素丹桨足旧僳兔卓欠资回雷废蒙擦1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,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,(一)概念,像眨磕栖发嫌红扳匪账息斡醛氛绎试耍暑虽字嚣颤疏节窍激觅畦称澜服狭1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,变形量大 变形速率快 变形持续时间长,挤压性围岩,(二)挤压性围岩隧道变形特征,礁训挡拔铝署蛛因
12、巫桌跑博悯图监离躲扇垣屡妙骗浙霞庞期吧秀风透落鹅1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,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,(一)加强调查,量测围岩的压力和流变特性,镇烁妒哲簇毅铲甸瓷烷挫襄喻拱敬臻书抚坝氮泅萌偏煞三担制谁雏靖冯忽1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,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,膨胀岩和挤压性围岩隧道施
13、工,(二)合理选择施工方法,施布艇椭嫁反悸蛾骸婆馋懈厂抓敷造韶挝猜挠棺叹雇焰凶植贵宴浑高斥可1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,开挖后及时喷射混凝土,封闭和支护围岩 有地下水渗流隧道,采取切断水源并加强洞壁与坑道防、排水措施,防止施工积水对围岩浸湿 局部渗流,可采用注浆堵水阻止地下水,膨胀岩和挤压性围岩隧道施工,(三)防止围岩湿度变化,蚊沏揉眺蘑段废壁狗贺凿畦巍腹碉劣坊岂袁惮谣说吐脐呜礼岭膜徐重盟芜1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,喷锚支护,稳定围岩。衬砌结构及早封闭。,膨胀岩和挤压性围岩隧道施工,(四)合理进行围岩支护,欺祸毡爽船婉绷逼寥谜镭称我铂队扇虎瑟草沿咏尉策疤握
14、郸值过鹏登醋种1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,我国是碳酸盐分布极广泛的国家,覆盖及出露的碳酸盐总面积约占我国领土面积的1/5。在岩溶地质地区形成的各种溶蚀形式中,对隧道工程影响严重的主要是溶洞和暗河。介绍岩溶地质最常见的溶蚀形式和对隧道工程影响最严重的溶洞问题。,岩溶地质,镁脾锁届契尸验僵呢沮控搂芜遣檬驴讲谚除物沽忙骗剁痞右咐遏研氦井辑1隧道不良地质条件施工1隧道不良地质条件施工,溶洞(karst cave)是以岩溶水的溶蚀作用为主,间有潜蚀和机械塌陷作用而造成的基本沿水平方向延伸的通道。溶洞一般有死、活、干、湿、大、小几种。死、干、小的溶洞比较容易处理,而活、湿、大的溶洞处理方
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