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1、不良地质条件隧道施工影响因素及超前预报方法Xxx(中铁十一局集团有限公司) 【摘要】所谓的不良地质条件,一般情况,均指存在着断层发育、岩体破碎、料场地质发生异变及含水量与最优含水量偏差较大等情况。不良地质段一经开挖,潜在应力释放快,围岩失稳变形,对工程施工产生严重的影响。一般岩石地下工程在选址与定点方面,应尽量避开不良地层。但是这并不排除在个别地段或洞室的某些部位仍可能会遇到不良地质和一些不利于施工的特殊地质地段。 【关键词】不良地质;隧道施工;超前预报常见的不良地质类型有膨胀围岩、岩溶地段、破碎断层、涌水涌泥等。而大量的工程实践表明,导致大量隧道工程施工方案不合理和工程事故的发生原因就是
2、与前期对隧道围岩结构类型的分析认识不清有密切关系。 1.进行不良地质分析的重要性 隧道建设在设计和施工之前,必须按基本施工建设程序进行岩土工程勘察。岩土工程勘察应按工程建设各勘察阶段的要求,正确反映工程地质条件,查明不良地质作用和地质灾害,精心勘察、精心分析,提出资料完整、评价正确的勘察报告。这样才有利于下一步开展施工,制定切实可行的施工支护方案。 2.几种不良地质对隧道围岩稳定性影响 2.1涌水对隧道围岩稳定性影响。 在隧道工程施工中,地下水的作用非常活跃。本身可造成隧道涌水,可软化泥化岩石,增大围岩的变形;降低结构面的内聚力,造成不利组合岩块的塌落甚至引起大的坍方;加剧构造岩、
3、风化岩、破碎岩、粘土砂及泥夹块石类岩溶填充物活动性,引发隧道内坍方、泥石流、岩溶涌突水泥灾害。 隧道开挖,破坏和改变了隧道所在地区水文地质条件,隧道成为新的地下水排泄的通道。隧道施工揭穿含水构造,直接导致了隧道内涌水灾害的发生(揭穿型隧道涌水);而隧道周边与含水构造(体)间隔岩体厚度的过薄或含水构造(体)水压上升,导致了隧道施工期间的突破型涌水;由于涌水速度的降低,涌水中携带的泥砂沉积堵塞涌水通道,当通道地下水位上升水压力达到一定值时,水突破堵塞造成重新涌水,即形成隧道施工期间隧道内的间歇型涌水。 2.2破碎断层对隧道围岩稳定性影响。 破碎断层是隧道施工中最常见的不良地质,是造成隧道
4、塌方的最主要原因,也是突泥突水、甚至岩爆等诸多隧道施工地质灾害总祸根之一,所以破碎断层带的调查在地质调查中占有突出重要的地位。在破碎断层带处围岩破碎、自稳能力差,且一般富含地下水,若隧道穿越断层破碎带,将严重影响隧道围岩的稳定性。同断层有关的工程地质问题主要有:抗滑稳定性问题、沉陷(降)及不均匀沉陷(降)和变形问题、渗透变形问题、渗透稳定性问题、渗水作用下的演化问题等,其中对隧道衬砌受力影响最大的是地层滑移、沉陷及不均匀沉陷的变形问题。隧道穿过断层地段,为了尽量减少施工地质灾害并进行必要的修改设计,掘进前必须进行地质超前预报,对断层及其破碎带的规模、位置、力学性质、新构造活动性、产状、断层
5、岩类别、胶结程度和水文地质条件进行预报。隧道穿过断层地段的掘进技术取决于断层的性质、断层破碎带的宽度、填充物、含水性和断层活动性以及隧道轴线和断层构造线方向的组合关系。隧道衬砌的受力除了与上述因素有关外,还与施工过程中对围岩的破坏程度、工序衔接的快慢、施工支护技术措施是否得当等均有很大关系。 2.3岩溶地质对隧道围岩稳定性影响。 当隧道通过溶洞、地下暗河等岩溶发育的含水区段时,其影响主要表现为“涌突水、突泥(沙)、塌陷”,容易导致:隧道围岩及支护结构变形、开裂、失稳直至坍塌;制约工程进度,直接危及人员和机械设备的安全,造成工程投资的增加;改变水文地质条件,从而激活古岩溶;增加了新的出水
6、点,对于正处于发育期的岩溶,可能加快其岩溶发育程度;可能不断恶化该地区水文环境;使环境恶化,地下水位下降,造成地表植被减少,地表沙土流失;可能造成地下水干涸、地下水流失,生态环境受到破坏。 2.4膨胀性地质对隧道围岩稳定性影响。 膨胀围岩的特殊地质性质及其围岩压力特性,使膨胀的洞室围岩具有普遍开裂、内挤、坍塌和膨胀等变形现象。膨胀洞室围岩变形常具有速度快、破坏性大、延续时间长和整治较困难等特点。施工中常见的几种情况有:围岩裂缝、隧道下沉、围岩膨胀突出和坍塌、底鼓、衬砌变形和破坏。 3.不良地质隧道超前预报技术 当今的隧道工程地质工作,已进入了以隧道施工期地质超前预报为主要标志的阶段
7、,超前地质预报对隧道工程施工的影响越来越重要。 3.1开展不良地质隧道超前预报的必要性。 隧道工程设计的基本依据是地质勘查资料,而隧道施工的依据主要是设计文件,大量的隧道工程建设实践表明,由于地质勘查精度、经费等诸多条件的限制,根据地质勘查资料作出的设计与实际不符的情况时有发生,由此而来的隧道内塌方、涌水、涌泥、溶洞、岩爆等不良地质灾害时有发生,从而给隧道施工造成极大的危害,影响着施工进度、施工安全、工程造价、工程质
