复杂地质条件下岩质隧道施工技术研究

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1、北京T业大学T学硕+学位论文1．2国内外发展和研究现状1．2．1隧道施工中病害治理研究’(1)隧道病害治理研究我国幅员辽阔，各地区的气候、水文和地质条件也复杂多样，因此，我国隧道工程的病害现象有着以下特征：病害隧道数量多，病害种类丰富，病因复杂多样。其主要表现形式有：地震、山体变形、塌方、岩溶塌陷、突水、泥屑流、岩爆、高地温、瓦斯爆炸及有害气体突出等，通常分为水害、冻害、衬砌裂损和衬砌侵蚀等四类，在施工过程中通常出现的是水害和衬砌裂损两种。隧道内的各种病害一般不是单独存在的，而是互相影响、互相作用的。在四种隧道病害

2、中，水害最为常见。涌水、漏水灾害多发于节理裂隙密集带、构造成风化破碎带；突水灾害多发于岩溶洞穴、溶隙发育地段、含水层与隔水层交界面。涌水是隧道施工及运营中最为常见的地质灾害，而突水则具有更大的破坏性，造成极严重的后果，常出现于断裂构造带、松散岩体或岩溶通道等地段．隧道的渗漏水是我国隧道工程中较为普遍的病害，一般不直接妨碍行车，易被忽视，但长期不治的各类水害能使衬砌腐蚀、钢筋锈蚀等。隧道由于渗漏水、积水，将会造成衬砌开裂或使原有裂缝发展变大，加重衬砌裂损；当地下水有侵蚀性时，会使衬砌混凝土产生侵蚀，并随着渗漏水的不断

3、发展，使混凝土侵蚀日益严重．在寒冷地区，水是影响隧道围岩冻胀的重要因素，衬砌水害严重，必然导致冻害严重。衬砌裂损病害主要表现为衬砌的变形、开裂和错台，而衬砌一旦开裂，将会给地下水打开一条外渗的通道，引发隧道严重水害，进而就会产生衬砌混凝土的侵蚀。寒冷地区的铁路隧道如果围岩含地下水，就会产生隧道冻害。冻害的循环发生，使衬砌混凝土再产生开裂、变形，导致衬砌承载力降低。从以上分析可看出，隧道水害是其它病害的基础，而其它病害又会加重水害的影响和危害程度，欲彻底根治隧道病害，必须首先治理好水害。目前我国对隧道病害的研究主要集

4、中在对病害的整治技术研究上，针对隧道渗漏水病害，赵旭东提出了以排为主，防、截、排、堵相结合，因地制宜，综合治理的治理原则，根据工程实践总结出了注浆、凿槽埋管引排、凿槽堵漏和放水砂浆抹面等具体整治措施【11．针对衬砌裂损病害，雷升祥等在分析隧道衬砌病害基本征状及产生原因基础上，提出了包括内套拱法、压浆法、嵌轨法、锚喷法、换底法、镶补法和换拱法等在内的七种基本方法【甜。针对隧道同时存在的翻浆冒泥、渗漏水和衬砌裂损等综合病害，大家已就具体的整治技术作了更多的研究和实践，并已用于候月线桃坪隧道、西延铁路九燕山隧道和湘黔线渣

5、洋隧道的病害整治工程实践中，取得了较好的治理效剽3．8】；熊学军对大瑶山隧道涌水涌沙病害的整治研究进行了系统和全面的总结[91。在大瑶山隧道病害的整治过程中，首2第1苹绪论先对病害地段的地质构造、水文地质特征、岩溶展布规律、涌水涌沙补给来源和范围及与地表降雨的关系、地表塌陷的分布、发生、发展和演变规律、断层上下盘的水力联系、病害段围岩和衬砌的稳定性及安全度评价等进行了全面、详细的调查研究，然后根据研究成果提出了地表整治和地下整治的综合方案。其中，地表整治采取了堵、截、排相结合的综合治理方法，地下整治则采取了以排为主

6、的治理方案。该隧道病害整治的上述研究方法和思路值得本文和今后的隧道病害整治工作参考和借鉴。(2)隧洞超欠挖控制研究目前国内外在地下洞室超欠挖方面的研究还不成熟，国内在岩体开挖方法上对洞室超欠挖的影响作了较多的工作，多根据不同的工程条件采用不同的开挖方法控制超欠挖。许多学者还通过数理统计分析给出围岩超欠挖的数字特征及概率分布，得出超欠挖在各类围岩下隧道断面不同部位的分布规律，依此对超欠挖进行分析预测和评估。国外对超欠挖问题也有一定的研究，ReveyIl01对地下矿井中超欠挖的控制和影响进行了研究，提出了从控制爆破的角

7、度来控制超欠挖的方法；Thidemanni¨l对围岩变形对超欠挖的影响进行了研究；Abcfl21对超欠挖方量的大小提出了相应的评价方法；Martnat”】等研究了围岩受压后对洞室超欠挖的影响。由于岩体本身的复杂性，对超欠挖问题的研究还很难从定量的角度进行，地下工程涉及到的因素包括地理及地质环境因素、工程因素、社会经济水平、材料科学发展水平、施工过程控制水平以及地下工程在国民经济中的地位等因素。地理与地质环境本身就是复杂的，是天然的介质，涉及地应力、地下水、岩性、地质结构、地质构造等，很少有地质条件完全相同的两个工程

8、；工程因素则是指工程规模、断面形状与尺寸、施工技术、过程控制、环境控制、工程材料以及人、机、料的协调水平等，这些因素又具有显著的历史特征与动态特征。工作面在时间和空间上的动态性、技术发展的历史性均增加了地下工程的复杂程度。这种状况导致了开挖技术的理论研究，至今只能停留在简单的结构分析和孤立的固体力学和数值分析的领域．只能在较为理想的条件下，结合岩体的结构面特