隧道不良地质条件施工

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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，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

2、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，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

3、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、裂隙密集带、不同岩层接触带或岩溶发育地段时，施

4、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

5、物理探测。富水断层破碎围岩施工（一）超前地质预报重点预报内容：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（一）超前地质预报地下水处理原则：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（

6、二）注浆堵水并加固围岩虽地层经注浆加固，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）开挖及支护概念：膨胀岩是指土中粘土矿物成分主

7、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）膨胀岩概念项目指标极限膨胀力（Pmax）＞100kPa极限膨胀率（ρmax）＞3%干燥饱和吸水率（Rdw）＞10%自由膨胀率（Fs）＞30%矿物质成分（蒙脱石、伊利石含量）≥15%膨胀岩分级：按膨胀性的大小进行分级。膨胀岩

8、和挤压性围岩（一）膨胀岩概念项目极限膨胀力(kPa)极限膨胀率(%)干燥饱和吸水率(%)自由膨胀率(%)弱膨胀岩100~3003~1510~3030~50中膨胀岩300~50015~3030~5050~70强膨胀岩＞500＞30＞50＞70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