隧道与隧洞的区别十篇

发布时间:2024-04-25 23:59:11

隧道与隧洞的区别篇1

【关键词】特长隧道;复杂结构通风

1.工程概况

大秦岭隧道位于西安市户县涝峪乡和安康市宁陕县新场乡,XCZQ-3标段施工长度为该隧道总长的2/3,起讫里程为DgK90+457~DgK100+378.99,长度9921.99m,最大埋深约1185m。DgK97+468.487~DgK98+859.779段位于R-8000的曲线上,其他地段均位于直线上。DgK90+457~DgK99+450段采用25.00‰上坡,DgK99+450~DgK100+378.99段采用1.00‰下坡出洞。隧道最大埋深为550m。成都端洞门采用单压明洞门,接长明洞4.99m。

本隧道(2/3)采用出口及2座辅助坑道平行施工;2#斜井位于桃园沟线路右侧DgK91+360处,长1746.59m,为双车道,施工完成后作为避难所;出口平导位于线路右侧DgK100+364处,长5959.7m,为单车道,施工中作为临时施工面,施工完成后作为紧急出口。

2.施工概况

大秦岭隧道属于特长隧道,为单洞双线,风险评估为一级风险隧道。大秦岭隧道3个工点划分为2个施工区段进行施工管理,根据工程分布和施工组织,共安排3个隧道架子队进行施工。大秦岭隧道2#斜井由隧道架子一队负责,承担大秦岭隧道斜井(1746.5m)及3220m隧道正洞施工。大秦岭出口平导作业段由隧道架子二队负责,承担大秦岭隧道出口平导(5959.7m)及平导进入正洞(3561m)施工。大秦岭出口作业段由隧道架子三队负责,承担大秦岭隧道正洞(3140.99m)施工。

3.通风设计研究

3.1隧道通风方案研究

选择施工通风设备的程序是:确定通风方式;计算通风量;选择风管;计算通风阻力;选择通风机。

确定通风方式是与确定施工方案一起进行的。在确定了施工方案以后,才能确定独头掘进的长度和通风长度,然后才能计算工作面风量。

3.2隧道施工通风方式

机械通风的布置根据坑道的长度、断面大小、施工方法、设备条件等综合考虑。大秦岭隧道施工可分为两个工区,出口平导工区和二号斜井工区。

出口平导工区施工前期正洞与平导分别采用压入式通风,待平导掘进约2000m后,正洞与1#横通道也已贯通,可利用横通道形成巷道式通风系统,以新鲜风从正洞流入,两台风机分别将经过横通道分别向正洞和平导工作面送风,另一台风机直接向正洞工作面送风,以保持两个正洞工作面和一个平导工作面同时施工。直至平导工区与二号斜井工区贯通为止。由于风机随工作面推进也不断前移,巷道式通风期间,平导风机的送风长度均不超过2000m,正洞工作面风机送风长度不超过1500m,在平导洞口段安装射流风机4~6台,以形成从正洞流入,经横通道进入平导,由平导口流出的主风流。控制射流风机运行台数可调节总风流的大小。

2号斜井工区前期采用压入式通风,待风机送风长度超过2000m后,利用斜井底部续风房实现风机接力,直至两向2317m和903m掘进任务完成。

3.3平导工区通风计算

通风系统的供风能力应能满足工作面对风量的最大需求。隧道施工中,掘进工作面所需的风量与施工方法、施工作业的机械配套条件关系很大,且在一个作业循环中,不同作业工序对风量的要求也有较大差别。因此,特长隧道施工通风量的计算应结合施工特点,在实践和试验的基础上,利用一些国内比较成熟且有效的经验公式进行计算。

3.3.1平导工作面所需风量

参考文献:

[1]铁路隧道工程技术施工手册(上下册)。北京:中国铁道出版社,2007.8

隧道与隧洞的区别篇2

abstract:transverseholesectionoftianpingtunnelneedtothroughthreelayersofcoal,ithashighgascontent,complexgeologicalconditions.inordertoensurethesafetyofconstruction,thehydraulicfracturingtechnologyisusedtoincreasethepermeabilityofthecoalseam,thepriorityparalleltunnelofthegasdrainageandaheadofuncovering

coalisusedtostrengthentheexposingcoalsafetyofthemaintunnel.intheparalleltunnel,thegasdrainageareaissetuptodrainthemaintunnel'sgas.Usingstep-stageduncoveringcoalinparalleltunnelandmaintunnelcansetupthemetalskeletontostrengthenthestabilityofthecoalsegmentformation,andensuretianpingtunnelthroughtheoutburstcoalseamsafe.

关键词:天坪隧道;瓦斯;防突;揭煤;安全

Keywords:tianpingtunnel;gas;outburstprevention;cutcoaluncovering;safety

中图分类号:tU74文献标识码:a文章编号:1006-4311(2016)02-0113-05

0引言

目前国内的隧道施工中,揭煤防突程序主要执行借鉴煤炭行业《防治煤与瓦斯突出细则》[1]相关规定基础上制定的《铁路瓦斯隧道技术规范》[2](下称《技术规范》)。随着煤炭行业技术装备的发展,现已执行《防治煤与瓦斯突出规定》[3](下称《防突规定》),而《技术规范》并未随之进行完善,因此有因预测指标选择不合理,防突措施不全面等因素存在,导致瓦斯隧道揭煤施工存在安全隐患与风险[4]。本文通过天坪隧道横洞工区施工情况,借鉴煤炭行业《防突规定》中相关技术措施探索出一套合适的揭煤防突工艺。

1工程概况

天坪隧道位于贵州省北部,重庆与贵州省交界地段,赶水东至夜郎区间。隧道穿越的龙潭组煤系地层中煤层数量较多,瓦斯压力高,同时地层中含有大量裂隙水,地质情况复杂,隧道全长13978.252m,隧道设置“平导+一座斜井+横洞(主副井)”。其中,横洞工区负责承担正洞DK128+000~DK124+360段3640m,平导pDK128+000~pDK124+622段3378m的施工任务。主井位于线路前进方向左侧,与正洞左线中线相交于pDK128+234里程处,主要负责正洞的开挖。副井位于线路前进方向左侧,与平导中线相交于pDK128+210里程处,主要负责平导的开挖。横洞工区为煤与瓦斯突出工区,隧道穿越龙潭组煤系地层,煤层与隧道位置关系见图1。

2地质情况

天坪隧道横洞工区DK127+710~DK127+850段二迭系上统龙潭组(p2l)主要为粘土岩、砂岩、硅质岩、灰岩,夹3~23层煤及多层菱铁矿,底部常有高岭土及黄铁矿(含黄铁矿粘土岩),与下伏茅口组假整合接触,厚约80m。龙潭组上覆地层为二迭系上统长兴组(p2c)灰岩,下伏地层为二迭系下统茅口组(p1m)灰岩,厚度约130m。天坪隧道揭煤段地层呈单斜构造,地层走向n42°e,倾向70°S。F12断层位于下营堡一带,为正断层,导致错动距离为20~30m,断层走向n40°e,倾向72°n,倾向进口,与线路相交于DK127+780附近。

2.1煤与瓦斯情况

天坪隧道横洞工区在DK127+710~DK127+850段穿越龙潭组煤系地层,共有3~22层煤,主要有9层煤,其中稳定可采的有2层,较稳定的可采煤有3层,煤层最薄为10cm,最厚达3m,其中对隧道影响较大的为C3、C5、C6煤层。根据隧道勘探资料显示,天坪隧道C3、C5、C6煤层煤质均为焦煤,煤厚分别为2.6m、2.45m、1.33m,走向n42°e,倾向南,倾角70°,煤层走向与隧道交角54°。

隧道穿煤段东侧约81m为新渝兴煤矿规划区,周边马湖塘煤矿、松坎煤矿均为高瓦斯矿井。根据DZ-7煤与瓦斯参数测试成果(表1)显示,煤层瓦斯压力≥0.74mpa,达到3.58~3.67mpa,根据《防治煤与瓦斯突出规定》横洞工区应当进行突出煤层鉴定,鉴定结果(表2)表明横洞工区为煤与瓦斯突出工区。

2.2水文地质情况

沿线河流属长江水系,区域内桐梓河,水量丰富。隧道穿越一系列不同时代的地层,根据隧址区地层岩性及其组合关系、水理性质和地下水赋存条件,可将隧址区地下水类型划分为:松散堆积层空隙水、基岩裂隙水、碳酸盐岩溶水三类。该隧道穿煤段正常涌水量为1158m3/d,雨季最大涌水量为3474m3/d。水质类型为“HCo3--So42--Ca2+型”水,对混凝土无侵蚀性,隧道所处环境类别为碳化环境,作用等级为t2。

3揭煤工艺

按照《防突规定》和《技术规范》的要求,天坪隧道横洞工区掌子面施工至与C6煤层法向距离20m时,隧道施工必须执行区域综合防突措施;掌子面施工至距C6煤层法向距离7m时,即进入揭煤作业,必须执行工作面局部综合防突措施。

3.1煤层群联合区域防突措施

在瓦斯隧道揭煤的相关研究中,徐文平,宋聚勇[5]等学者将《防突规定》中2个“四位一体”的综合防突措施引入到发耳隧道揭煤防突技术取得了一定效果;姜德义,刘春等[6]总结了华蓥山隧道东口右线复杂地质情况下的揭煤施工技术,但对大断面高瓦斯复杂地质条件下的隧道揭煤研究还比较少。

天坪隧道横煤层间距小,且与掌子面斜交,为减少抽放钻孔施工工程量,缩短施工工期,采用平导和正洞各煤层区域防突抽放措施联合布置方案,同时减少了逐一对煤层进行抽放的循环时间,因此横洞工区三层煤合并执行区域综合防突措施。

3.1.1区域突出危险性预测

主要采用钻探方法进行区域危险性预测,超前地质钻探是最直观的一种超前地质预报方法,不存在物探手段经常发生的多解性,主要用于岩溶、不良地质段落的探测[7,8],分别在距C6煤层50m、20m处进行区域预测,具体如下。

①50m超前地质探孔。在平导距C6煤层50m垂距布置2个地质探孔,探明前方地质、煤层及瓦斯变化情况。同时根据相邻矿区松藻煤电公司煤矿突出煤层透气性较差的情况,考虑到揭煤区域瓦斯压力大、含量高、工期短,又有地质构造复杂的特点,故采用控制水力压裂技术[9],定点定向定区域压裂,增强煤层透气性,提高瓦斯抽放效果,缩短瓦斯抽放时间,在距C6煤层50m处布置1个压裂孔,详见图2。经过水力压裂后,若测得瓦斯压力(p)

②20m超前地质预测探孔。距C6煤层垂距20m设计超前地质钻孔12个,进一步探明煤层层位、厚度及赋存情况,基本探明断层情况,为下一步揭煤或瓦斯抽采钻孔施工做好准备工作。分别对12个钻孔取样分析,测定瓦斯含量及压力,详见图3。

3.1.2预抽煤层瓦斯

在距C6煤层垂距20m处,布置瓦斯抽放钻孔,确定钻孔的控制范围隧道揭煤处开挖轮廓线外两侧14m、顶部14m、底部8m,同时还应保证控制范围的外边缘到开挖轮廓线的最小距离不小于5m,钻孔预抽煤层瓦斯有效抽放半径确定为2m。由于揭煤区域受F12断层破坏,隧道揭煤断面大,且抽放区域走向长86.92m、倾向高25.4~29.63m,为防止断层破碎带瓦斯突出,减小钻孔倾角便于施工,区域瓦斯抽放措施在平导揭煤工作面距C6煤层20m处实施。C6、C5、C3煤层垂直间距分别为6.45m和16.45m,煤层倾角70°,煤层走向与隧道中线54°相交,设计采用联合布置各煤层瓦斯抽放钻孔,即抽放钻孔施钻位置向C3煤层布置钻孔,穿透所有应抽放煤层,抽放钻孔在整个预抽区域内均匀布置,开孔间距0.3m,终孔间距4m并进入煤层底板0.5m。

根据天坪隧道施工设计,平导与正洞之间仅有约22m岩柱,小于两者开挖轮廓线外14m最小控制范围之和,且平导超前正洞开挖,综合考虑从平导向正洞前方施工钻孔与从正洞掌子面施工钻孔进行区域抽放方案对比,钻孔工程量基本一致,且前者可减少正洞区域防突措施施工和瓦斯抽放环节,加快施工进度。因此,在平导掌子面左壁布置抽放钻场硐室,正洞方向钻孔均布置于硐室内,且硐室内钻孔抽放不影响平导向前揭煤掘进工作,同时可延长正硐瓦斯抽放时间,加强抽放效果。

钻孔布置见图4,其中平导抽放钻孔为a~J和a~j列,正洞方向钻孔为k~z列,预抽煤层瓦斯钻孔开孔直径?准113mm,开孔10m后改用?准94mm孔径钻进,并对孔口下套管进行处理,预留导管引流钻孔涌出瓦斯。共布置抽放钻孔488个,其中穿透C6、C5、C3煤层及局部可采煤层钻孔230个,穿透C6、C5煤层及其间局部可采煤层钻孔139个,穿透C6可采煤层钻孔119个。

3.1.3区域防突措施效果检验

在采取区域预抽煤层瓦斯措施后,当测定的各煤层残余瓦斯压力小于0.74mpa时,区域防突措施有效;否则,延长抽放时间,之后再检验,直到煤层瓦斯压力降到0.74mpa以下。检验期间还应当观察、记录在煤层中进行钻孔等作业时发生的喷孔、顶钻及其他突出预兆等情况。区域措施效果检验分段实施,检验钻孔分别位于平导和正洞的防突措施预抽范围上部、中部和两侧,并且至少有1个检验测试点位于要求预抽区域内距边缘不大于2m的范围,横洞工区各煤层区域防突措施效果检验钻孔布置终孔位置见图5(a)、(b)、(c)。

3.2局部防突措施

3.2.1工作面突出危险性预测

工作面预测与揭煤段区域验证为同一防突程序。掌子面施工至距煤层法向距离7m实施区域性第一次验证,距煤层2m时对煤层实施二次验证,揭穿煤层后于揭煤处实施第三次验证。各煤层控制范围为隧道轮廓线外的上部及两侧6m,下部4m。由于C6、C5煤层间距6.44m且与隧道呈54°相交,隧道掘进揭开C6煤层后,C5煤层距掌子面距离小于施工设计规定的最小法向距离7m,因此,设计在平导掘进至距C6煤层最小法向距离7m时,对C6和C5煤层同时实施7m位置区域性验证,钻孔布置见图6。各煤层采用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性,其临界值参考表3。如果实测得到的S、K1或h2的所有测定值均小于临界值,且未发现其他异常情况,则该工作面预测为无突出危险;否则,为突出危险工作面。

3.2.2工作面防突措施

区域验证或工作面预测有突出危险时,采取工作面防突措施。采取在超标钻孔区域补打密集钻孔排放,根据检验超标区域的实际情况,在每一超标超标孔附近2m范围内补打4个排放孔。同时在平导、正洞过煤层段设置金属骨架,采用管棚钻机于隧道顶拱区域钻孔,埋设超前支护管棚钢管并固结灌浆,使隧道顶拱预先形成一个管棚强化的伞状保护环,加强过煤段岩层稳定性[10-12]。Φ108管棚配合钢拱架使用。采用ZDY-2300型钻机施工超前金属导管,导管采用Φ108热轧无缝钢管,壁厚6mm,导管单根长度20m,拱部环间距30cm,边墙环间距60cm,纵向间距15m,倾角1~3°。管周壁打孔注浆,孔径10~16mm,间距15~20cm,梅花形布置,尾部保留不少于1.5m的止浆段。注水泥浆固化,注浆压力为1~2mpa。超前管棚效果见图7。

3.3工作面效果检验

工作面防突措施实施后,对实施的工作面防突措施进行效果检验,措施无效则继续采取局部综合防突措施直至措施有效。平导由工作面防突措施位置向煤层的适当位置打5个钻孔,孔径?准75mm,分别位于上、中、下和两侧。正洞由上台阶工作面预测位置向煤层的适当位置打5个钻孔,分别位于正洞掌子面的中部、上下和两侧。在测定结果干煤样h2

3.4安全防护措施

远距离爆破揭煤、在岩石巷道与煤层连接处加强支护、揭煤前采用金属骨架超前支护过煤段巷道等,过煤时采取分层分台阶过煤,降低施工风险。进入瓦斯设防区的人员,必须穿着纯棉工作服,随身携带ZY45隔绝式压缩氧自救器、防爆矿灯,在隧道内发生火灾、瓦斯爆炸等自然灾害时,以及救护队员在呼吸器发生故障时,安全撤出隧道时使用。同时在隧道内安全区域设置避难硐室。

4实施效果

天坪隧道横洞工区在采取了有效的区域防突措施后,减少了局部防突措施的次数,隧道施工过程结合煤矿《防突规定》相关要求,采取水力压裂增加煤层透气性,提高了瓦斯抽采效率。采取平导超前揭煤优先进行瓦斯抽放的措施,提高了施工过程的安全水平。在平导设置抽放硐室抽放正洞瓦斯,加强了瓦斯抽放效果,提高了正洞揭煤安全性。天坪隧道横洞工区平导和正洞瓦斯分别抽放68天和72天达到抽放要求,隧道横洞瓦斯工区共安全揭开煤层6层,与2015年4月25日安全揭开全部煤层,比计划时间提前两个月完成,实现零事故发生的安全要求,取得了良好的安全和经济效益,为我国大断面含煤高瓦斯隧道施工积累了宝贵经验。

5结论

天坪隧道横洞工区,地质条件复杂,瓦斯灾害问题突出,隧道断面大施工难度高,通过借鉴煤矿瓦斯灾害防治的相关技术及要求,根据实际施工情况制定专项揭煤防突措施,从根本上保证了揭煤工作的安全实施。

水力压裂技术已广泛运用于煤矿增加煤层透气性,天坪隧道横洞工区运用水力压裂增加煤层透气性,加快了瓦斯抽放速率;采用平导超前揭煤,在平导设置抽放钻场抽放正洞瓦斯的方法,提高了隧道整体揭煤施工的安全性,加快了隧道揭煤进度,对类似隧道施工提供了可供参考的工艺和技术。

参考文献:

[1]中华人民共和国煤炭工业部.防治煤与瓦斯突出细则[S].北京:煤炭工业出版社,1995.

[2]中华人民共和国铁道部.tB10120--2002/J160――2002,铁路瓦斯隧道技术规范[S].北京:中国铁道出版社,2002.

[3]国家安全生产监督管理总局.国家煤矿安全监察局.防治煤与瓦斯突出规定[S].北京:煤炭工业出版社,2009.

[4]吕贵春.关于瓦斯隧道揭煤突出危险性预测方法的探讨[J].矿业安全与环保,2014,41(4).

[5]徐文平,宋聚勇,黄长国,等.发耳隧道揭煤防突技术[J].隧道建设,2013,33(4).

[6]姜德义,刘春,张广洋,等.公路隧道全断面揭煤防突技术[J].岩土力学,2005(6).

[7]陈万青,赵勇.综合超前地质预报技术在朱砂堡2#岩溶隧道中的应用[J].铁道建筑,2013(7).

[8]王明慧,鲁军良,杨仁春.综合超前地质预报在天坪隧道施工中的应用[J].铁道建筑,2014(3).

[9]郭臣业,沈大富,张翠兰,等.煤矿井下控制水力压裂煤层增透关键技术及应用[J].煤炭科学技术,2015(2).

[10]李建军,谢应爽.隧道超前支护管棚工法设计与计算研究[J].公路交通技术,2007,6(3).

隧道与隧洞的区别篇3

关键词:寒区及严寒地区;隧道工程;防排水

中图分类号:U455

文献标识码:a

文章编号:1009-2374(2012)25-0029-03

随着隧道工程技术的进步,寒区及严寒地区隧道防排水技术水平也在不断提升,我们以大量总结我国寒区及严寒地区隧道防寒工程经验为基础,结合工程实践,不断改进与完善新建隧道特别是高速铁路隧道防排水的研究思路。本文重点从气象条件、温度变化梯度、地层加固、结构的防排水系统等方面进行分析和研究。

1 寒区及严寒地区既有铁路隧道工程防排水状况

统计资料显示,在我国寒区及严寒地区20世纪50年代之前(建国前)修建的铁路隧道工程中,由于这些隧道修建时间较长,绝大多数均存在冻害情况。其中在我国东北地区就有约45%的铁路隧道存在冻害,约占这一区域隧道总长度的40%。

上述类型区域多属于季节性冻土,冬季冻结,夏季融化,多年冻土较少遇见。在这种环境状况下出现的常见隧道冻害现象主要有挂冰、冰椎、冰塞、冰楔、围岩冻胀、衬砌混凝土冻融破坏、衬砌冷缩开裂等,除混凝土冻融引起劣化外,还有因衬砌背后围岩冻结引起的隧道变异,这是隧道冻害的基本特征,也是一个十分重要的问题。

隧道漏水或结冰,造成衬砌混凝土劣化和变异,降低通信信号、电力等设备和钢轨及扣件等的耐久性。漏水会使衬砌背后的土砂流失,而在衬砌背后形成空洞,并进一步产生偏压、路基下陷等。而在寒冷地区,结冰更加剧了对列车运行安全的威胁,对线路维修人员的行走和作业都造成一定的困难。同时,衬砌背后围岩的冻结会造成衬砌的

破坏。

2 寒区及严寒地区铁路隧道工程防排水技术的研究方向

2.1 气象条件

气温、风向、气压等气候参数直接影响隧道防排水防冻措施,在工程设计中,隧道设计所依据的气象资料是根据有气象记载的气象站资料,与实际工程所处点的工程条件可能有一定差异,比如东北地区某隧道,气象资料最冷月平均气温为

-12.69℃,极端最低气温为-33℃,施工过程中,施工单位观测的最低气温远低于-33℃。

因此,设计中需要考虑到这种差异,建议在勘察阶段对隧道洞口的风向、气温等气象资料进行个别收集或者根据附近气象点资料进行气象资料取值的专门研究。

2.2 温度变化梯度研究

运营隧道内温度变化梯度目前没有规范性指导意见,《铁路工程设计技术手册(隧道)》中认为采取保温措施的水沟可仅在两端洞口150~400m范围采用保温措施。

《寒冷地区铁路隧道防止冻害的基本措施》(作者:关宝树)中指出,隧道内结冰发生区域(距洞口)为1800m。

根据哈尔滨铁路局铁路隧道冬季冻结情况来看,工务部门认为,隧道内发生冻结现象的范围在距离洞口1~2km内,滨绥线杜草隧道3.9km(双洞单线)和滨洲线兴安岭隧道3.1km(双洞单线),全隧道冬节都有挂冰现象,全隧道均修建了中心深埋水沟。

同时,随着隧道断面不断增大,隧道内通过的列车速度不断提高,隧道内外空气热交换进一步加

剧,隧道内温度梯度变化情况研究也是十分必要的。

2.3 地层加固研究

隧道衬砌结构背后存水后,如果不能及时排出洞外,冬季结冰是难以避免的,岩石隧道本身几乎无冻胀性的,有冻胀性的地层一般是黏性土和细颗粒土,而且其冻胀性随含水量的增大而增强。隧道洞口地层往往是各类土层或岩石经严重风化形成的土层,本身具有一定的冻胀性。

因此,研究冻胀性的地层的加固效果,改善其密实性,降低其透水,减小隧道周围冻融对隧道结构耐久性的影响,是严寒地区防冻的重要措施。

2.4 结构防排水系统研究

目前,寒冷及严寒地区铁路隧道结构与温和地区的隧道结构基本没有区别,隧道结构仍采用“防、排、截、堵结合”的原则,如温度很低的严寒地区防寒段的保温侧沟在冬季基本被冻死,但隧道结构在水沟部位还是采用泄水孔从隧道周围的围岩向隧道内侧沟排水,因此有必要研究严寒地区隧道不设泄水孔的结构设计。

隧道结构自身的抗渗与防冻措施也是有必要研究的,根据东北地区既有铁路隧道调查结果,洞口段衬砌开裂现象十分普遍,一方面是当时的模筑衬砌施工造成衬砌混凝土不均匀而导致开裂,另一方面与衬砌经受温度变化混凝土收缩所致。

温度变形缝的设置可以减小温度收缩,但对低温情况下变形缝防水也带来一定的考验,这些问题也是值得研究的。

3 结语

隧道防、排水采取“防、排、截、堵结合,因地制宜,综合治理”的原则,当隧道地处最冷月平均气温低于-15℃的地区时,对地下水的处理应以堵为主,保障隧道在冬季时,不因地下水冻涨导致隧道衬砌结构受损。

3.1 防水等级

防水等级满足《地下工程防水技术规范》规定的一级防水标准。

3.2 洞内防水设计

3.2.1 确立衬砌结构自防水为根本,主体结构的抗渗等级为p10。当隧道地处最冷月平均气温低于

-15℃的地区时,隧道二次衬砌混凝土等级提高一级。

3.2.2 隧道拱墙初期支护和二次衬砌之间防水采用eVa或eCB防水板,防水板厚度不小于1.5mm,无纺布密度为不小于350g/m2。

3.2.3 长隧道地下水发育,必要时采用径向注浆方式加固隧道周圈地层,把地下水阻隔于地层最大冻结深度以外,防止地下水冻涨引起隧道结构受损。

3.2.4 施工缝变形缝防水。当隧道地处严寒地区时,长度小于2km的隧道纵向每隔30~60m设置温度变形缝一道;长度大于2km的隧道,两端洞口气温影响范围内每隔30~60m设置温度变形缝

一道。

为保障施工缝及变形缝防水的可维护要求,保温段施工缝及变形缝的防水加设可维护注浆管。

3.3 洞内排水设计

当-5℃<t≤-3℃时,洞口段设长度不小于100m的保温水沟。

当-10℃<t≤-5℃时,洞口段设长度不小于500m的保温水沟。

当-15℃<t≤-10℃时,洞口段设长度不小于300m的中心深埋水沟或防寒泄水洞,设置长度不小于100m的保温盲沟,设置长度不小于1000m的保温水沟,设置中心深埋水沟或防寒泄水洞段,洞内水沟侧壁不再设置泄水孔。

当t≤-15℃时,洞口段设长度不小于500m的中心深埋水沟或防寒泄水洞,设置长度不小于500m的保温盲沟,设置长度不小于2000m的保温水沟,设置中心深埋水沟或防寒泄水洞段,洞内水沟侧壁不再设置泄水孔。

另外除了考虑上述原则及相应措施,还应从隧道防、排水工程的可维护性的角度着手进一步完善和改进,为了保障寒冷及严寒地区隧道运营期间防排水的易于维护要求,建议采用以下方法:

3.3.1 在设置中心深埋水沟和防寒泄水洞的段落,每隔30m设置一座检查井,检查井宜结合避车洞设置。

3.3.2 施工缝及变形缝处埋设可维护注浆管,保证防水效果。

隧道与隧洞的区别篇4

饮用水源是人们赖以生存的基础,其保护工作是各国水污染防治的重中之重。近年来,随着我国西部大开发战略的稳步推进,西部地区的交通环境正得以日新月异的改善。但由于该地区地形和地质条件复杂,为提高线路平纵线形、缩短行车时间和保护生态环境,隧道方案得以普遍采用[1,2]。然而,在改善交通环境的同时,隧道长期疏排水无疑会导致隧道地区的水环境发生改变,甚至对居民饮水造成影响,如京源口隧道开挖造成了赖邦村饮用水源的枯竭[3],太中银铁路吕梁山隧道建设导致峡口泉域和吴城泉域分水岭改变以及部分泉点干枯[4],九条龙隧道施工影响了小西堡岩溶泉的正常供水[5],襄渝铁路中梁山隧道施工期间引起48口泉水被疏干,极大地改变了隧址区的人居环境[6];渝怀铁路圆梁山隧道建设导致毛坝向斜一定范围内的地下水被疏干,直接或间接地影响了当地百姓的生活和生产用水[7];渝怀铁路歌乐山隧道施工导致山上6万多居民的生产和生活用水受到严重影响[8]。在分析和研究隧道建设对饮用水源的影响方面,彭丁茂等[9]和Yang等[10]基于隧道涌水量预测和区域地下水补给量的计算为隧道方案选择提供了科学依据;韩立鹤[11]通过计算隧道涌水的影响半径,分析得出关角隧道施工会造成影响半径范围内泉水流量大幅衰减;Raposo等[12]通过建立隧道地区的水均衡模型,分析得出西班牙费罗尔市某7km长隧道建设对受深层地下水补给的井泉水影响更大;Vincezi等[13]应用示踪实验并结合隧道地区水源点及隧道内出水的水质和水量监测资料,分析了意大利Frizenzuola隧道建设对当地地下水环境的影响,得出隧道排水是引起隧址区渗流场改变和水资源流失的主要原因而不应将此现象归结于气象因素。本文拟讨论的某高速公路隧道全长约3.7km,采用进出口同时向变坡点掘进的施工方式。随着隧道施工进度的不断推进,隧道出口端地表部分原作为居民饮用水源的煤矿水出现了不同程度的流量减少或水位降低,个别点甚至出现了枯竭现象。为科学评估隧道施工对上述饮用水源的影响,为建设单位和有关部门解决因隧道施工而产生的水源纠纷提供科学决策依据,本文基于隧道影响范围的理论计算、观测点水量动态监测和隧道涌水来源识别等方法进行了综合分析。

1隧道工程及区域水文地质概况

1.1隧道工程概况某隧道为分离式越岭高速公路双洞隧道,左右线均为“人字型”纵坡,其中左线起止里程为K126+960~K130+640,全长3680m,最大埋深约560m,右线起止里程为YK126+964~YK130+666,全长3702m,最大埋深约558m。该隧道于2009年12月开工建设,截止2011年6月初,隧道进口方向共掘进约1400m,出口方向共掘进约1700m。1.2区域水文地质隧道横穿七里峡背斜中段,经过的地层主要有侏罗系中统上沙溪庙组(J2s)、侏罗系中统下沙溪庙组(J2xs)、侏罗系中统新田沟组(J2x)、侏罗系中下统自流井组(J1-2z)、侏罗系下统珍珠冲组(J1zh)和三叠系上统须家河组(t3xj)砂泥岩以及三叠系中统雷口坡组(t2l)灰岩,其中J1-2z3、J1zh、t3xj和t2l地层为区域相对含水层,J2s、J2xs、J2x、J1-2z1和J1-2z2地层为区域相对隔水层。七里峡背斜轴向n30°~40°e,轴面倾向nw,西北翼地面岩层倾向304°~315°,倾角50°~83°,东南翼地面岩层倾向118°~135°,倾角73°~80°。地下水接受大气降水补给,主要沿基岩裂隙下渗,受层状分布的隔水岩带控制,地下水主要在砂岩、碳酸盐岩含水带中顺层赋存、运移,形成相对封闭的汇水或储水构造。隧道穿越的山体浑厚,其山脊是区内分水岭,山脊两侧季节性冲沟发育,在平面上常呈“树枝状”展布,横向上呈“V”字型,规模均较小,为大气降水形成地表水的主要汇集、排泄通道。沟水受季节控制显著,最终排泄至七里河。区域内地下水与地表水分水岭位置基本一致,地下水主要向隧道进口(nw向)、出口(Se向)及七里河(ne向)等三个方向径流,以煤矿排水、下降泉等形式排泄于地表,最终汇集于七里河。隧道出口东、西两侧各发育一季节性冲沟,并在隧道出口外分别形成乱石窖沟和蔡家沟,最终汇入七里河。七里河在隧道ne侧约2km外横切七里峡背斜轴部,并转为Sw流向。该河流与隧道进、出口直线距离均大于2km,标高较隧道洞底标高低约130m。

2隧道出口端施工对地表饮用水源的影响

2.1地表饮用水源分布根据调查,隧道出口端路基设计高程以上地表基本无天然井泉出露,隧道施工前,该区域地下水主要通过三座煤矿排泄,其中两座煤矿(m2、m3)出水作为当地村民(共计约3000人)饮用水源,另一座煤矿(m1)由于出水量小且周围无人居住,目前未被利用。自隧道施工以来,其附近的水环境发生了一定变化,原作为居民饮用水源的m2已在2010年12月出现了枯竭,至今仍无恢复,进入2011年5月以来,m3流量开始有所衰减,衰减程度曾达22%左右,后经洞内注浆堵水后,其流量已基本恢复至以往平均水平。由于m1无人饮用、m2在2010年12月时已枯竭,故水量动态监测仅以m3和隧道出口端洞内涌水为主,水质监测覆盖上述三座煤矿和隧道内主要出水点。隧道出口端地表监测点分布见图1。

2.2隧道排水影响范围估算根据《铁路工程水文地质勘测规范》

2.3流量动态监测信息分析m1为一已闭矿的小型煤矿(距隧道轴线约270m,洞口高出隧道洞顶约280m),洞口出水量一直很小,自2010年6月以来长期稳定在10m3/d左右,因无人饮用,故未作监测;m2亦为一已闭矿的小型煤矿(距隧道轴线100m,洞口高出隧道洞顶约170m),2010年6月调查时出水量约100m3/d,至2010年12月便已基本干涸,截止2011年6月,仅洞内见极少量渗水和滴水;m3为一正在开采的小型煤矿(距隧道轴线约820m,洞口高出隧道洞顶约20m),其流量动态监测工作始于2010年12月,截止2011年6月,该点逐日监测资料统计表明,其流量最小值为22.5m3/d,最大为1059.4m3/d,平均为694.3m3/d;隧道出口端的总涌水量监测亦始于2010年12月,截止2011年6月,其逐日监测资料统计表明,隧道出口最小涌水量为436.9m3/d,最大为5255.4m3/d,平均为1531.3m3/d。m3和隧道出口端涌水量变化曲线见图2。从图2可以看出:(1)自2011年4月9日开始,隧道出口端涌水量突然增大至60.8L/s,经采取注浆堵水措施后,洞内涌水量逐渐减小,进入5月以来,由于隧道施工揭露了新的含水通道,致使洞内涌水量再次迅速攀升,导致洞口测流矩形堰被冲毁,经采取注浆堵水措施后,于5月下旬涌水量开始逐渐减小;(2)4月期间m3出水量并未出现明显变化,但进入5月6日以来,m3流量出现急剧减少趋势(由9.3L/s降至5.4L/s),在洞内采取注浆堵水措施并经一段时间的降雨补给后,m3流量开始逐渐回升。由上述动态监测信息,不难推测隧道涌水与该煤矿出水之间有一定联系,这与前述隧道排水影响范围的估算结论基本一致。

2.4隧道涌水来源识别以m1、m2(2010年6月取样,此时隧道掘进约450m)和m3煤矿出水为参考序列,隧道内K129+170出水和隧道总排口取水为比较序列,选取napH、电导率共8项指标,采用灰色关联分析方法[15]进行分析,其结果见表1。由表1的计算结果可知,m1出水与隧道出水的关联程度最小,其原因可能是m1所在含水层与隧道主要涌水段间地层渗透性较差,从而受隧道施工干扰较小;m2出水与隧道出水的关联程度较高,表明其所在含水层受隧道施工影响的可能性较大;m3出水与隧道出水的关联程度最高,表明二者很可能接受同一含水系统的补给,换言之,当隧道出水量增加时,m3流量便会减小,反之亦然,这和前述流量动态监测结论一致。值得提出的是,m3流量增加或减少,除受隧道施工影响外,也与当地气象条件不无关系,当大气降雨补给充分时,m3受隧道施工的干扰便会不明显;同时,二者之间的相互影响存在明显的滞后,在时间上并非一一对应,而是经过地下水系统动态调节并达到新的平衡后才会得以完全体现。

隧道与隧洞的区别篇5

关键词:木寨岭隧道;工程地质问题;分析;探讨

中图分类号:U45文献标识码:a

1工程概况

拟建木寨岭隧道为渭武高速的控制性工程,位于甘肃省岷县与漳县的交界地段,穿越渭河一级支流漳河与黄河一级支流洮河的分水岭木寨岭。隧道采用分离式单斜设计,其中左线全长15205m,右线全长15160m,左右线间距40-50m,洞身最大埋深约629m。进出口高差约200m,平均坡降1.3%。隧道设三座斜井,长度1.2-1.8km。

2隧址区工程地质特征

2.1地形地貌

木寨岭隧道位于西秦岭低中山区,穿越漳河与洮河的分水岭木寨岭。隧址区海拔较高,山势陡峻,沟谷深切呈“V”字型,自然坡度多大于50°。地面高程2416~3133m,相对高差717m。山脊岩体,风化严重,节理发育;山坡为坡积、残积及第四纪薄层风积黄土覆盖,水土流失比较严重;沟谷狭窄,少阶地。

2.2地层岩性

隧址区地层岩性复杂,主要有第四系全新统坡洪积碎石土,古近系砂砾岩,二叠系砂岩、炭质板岩和石炭系砂岩、砾岩、炭质板岩,断层压碎岩等。其中炭质板岩分布占全段约80%。

2.3地质构造

隧址区位于秦岭-昆仑纬向构造体系,属西秦岭地槽褶皱系的中支秦岭海西―印支褶皱带。构造线总体呈东西―近东西向南凸的弧形展布。区内褶皱带活动强烈,走向断层发育,地质构造极为复杂,类型多样。与与木寨岭隧道有关的构造带主要为大草滩复背斜构造带,褶皱特征:轴线呈nww―ew向的“S”形展布,长200余公里,宽20-40km,核部为上泥盆统、两翼为石炭系、二叠系地层,其翼角为50-70°。该构造带由一系列断层束和褶皱带组成。

木寨岭隧道全部位于大草滩复背斜南翼,与之有关的断裂主要为美武-新寺断裂带F1。断层走向100-115°,以北倾为主,倾角30°~70°,压扭性特征显著,曾发生过向西错动,由多条行的断层束组成。根据现场调查,隧址区发育有多个褶皱构造和十余条断层构造,其中褶皱主要有大坪背斜、大坪向斜、大坪南背斜、大坪南向斜、南水沟背斜和南水沟向斜;断层主要有f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9、f10、f11和f12,这些断裂按其展布方向以北西西向为主,大多数被第四系松散层覆盖,但地貌上比较明显。

2.4水文地质特征

隧址区地下水的形成受地形地貌,岩性、构造、气象等多种因素控制和影响,特别是在构造作用下,断层破碎带,褶皱带,节理密集带、岩性接触带,以及在灰岩带溶蚀发育区为地下水的贮存运移创造了良好的内部条件。本区地下水类型主要有第四系孔隙潜水,基岩裂隙水,灰岩岩溶水等,其中以基岩裂隙水、特别是构造裂隙水分别最广泛,富水性最好。

3隧道面临的主要工程地质问题浅析

木寨岭隧道穿越区地形地貌复杂,地层岩性变化大,地质构造发育(11条断层带和多个褶皱带),水文地质条件复杂,总体工程地质条件差。根据该隧道长大深埋的特点及隧址区特有的工程地质条件,隧道将主要面临以下工程地质问题,隧道勘察设计是应引起足够重视。

3.1、构造复杂性及隧道围岩稳定性问题

木寨岭隧道位于西秦岭地槽皱系的北支秦岭海西-印支褶皱带,地质构造极其复杂。根据区域地质资料分析及本次工程地质调查成果,隧道穿越段发育有6个向斜、背斜构造和12条断层破碎带,分别为大坪背斜、大坪向斜、大坪南背斜、大坪南向斜、南水沟背斜和南水沟向斜;f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9、f10、f11和f12。这些褶皱和断层破碎带直接导致隧道穿越地层岩体破碎,洞身稳定性差,且断层带的导水作用造成隧道涌水量大,易发生涌水事故。因此,查明隧址区构造带的性质和特征及其对隧道围岩稳定性的影响是该隧道勘察的主要任务之一。

3.2、岩溶问题

根据本次工程地质调查成果,隧道里程aK211+040~aK211+600段为石炭系下统的灰岩分布地段,石灰岩在地下水渗流过程中易发生溶蚀现象形成溶洞。大中型溶洞的存在直接影响隧道施工时洞身的稳定性,同时充满地下水的溶洞易造成施工时的突然涌水事故。因此,是否有溶洞存在及溶洞的分布特征和充水情况也是该隧道勘察需查明的关键性工程地质问题之一。

3.3、水文地质及隧道涌水量预测问题

水文地质条件是隧道设计的基本地质依据之一,且涌水灾害时隧道施工中最主要的灾害之一,严重危及隧道施工安全,影响施工进度。木寨岭隧道地表沟谷发育,隧道穿越地层变化较大,且发育多条构造破碎带。这样构造破碎带极易成为地下水赋存及导水通道。因此,查明隧址区的水文地质条件并准确的预测隧道涌水量也是该隧道勘察的关键性任务之一。

3.4、高地应力及软岩大变形问题

根据区域地质资料分析,并参考兰渝铁路木寨岭隧道实测地应力资料,木寨岭穿越区属高地应力-极高应力状态。高地应力对硬质岩易产生岩爆,影响施工安全;对软质岩易造成洞身围岩大变形,影响隧道施工安全和施工质量。跟据兰渝铁路木寨岭隧道及G212国道木寨岭隧道开挖调查情况来看,隧址区围岩主要为较软岩及软岩,其最主要的工程地质为软岩大变形问题。因此,查明隧址区地应力分布状态及分布特征也是该隧道勘察的关键性任务之一。

4结论

综上所述,渭武高速木寨岭隧道工程地质条件复杂,面临的主要工程地质问题有构造复杂性及隧道围岩稳定性问题,岩溶问题、水文地质及隧道涌水量预测问题和高地应力及软岩大变形问题。隧道勘察时需引起足够的重视,并对以上工程地质问题采取针对性的勘察措施,以确保勘察精度满足设计要求。

参考文献:

[1]中交第一公路勘察设计研究院有限公司.JtGC20-2011,公路工程地质勘察规范[S]

[2]巨小强,木寨岭隧道越岭区区域地应力特征分析及应用[J],西部探矿工程;

隧道与隧洞的区别篇6

关键词:隧道洞口;边坡稳定性;研究进展

0序言

随着我国社会和经济的发展,越来越多的铁路工程修建于黄土地区。由于工程地质条件、水文地质条件及人为等因素影响,隧道施工过程中易出现各种各样的地质灾害,其中隧道洞口边坡失稳便是隧道施工中常见的地质灾害之一。由于隧道洞口的安全关系到隧道能否顺利进洞并进行安全施工,是隧道施工中的重中之重,因此,隧道洞口的边仰坡安全一直来都受到了隧道工程师们的极大关注,并采用了各种方法对隧道洞口的边仰坡进行安全评价,并作出合理的设计与施工方案。由于修筑在黄土地区的隧道有其特殊性,不象岩石那样具有较好的完整性,且易受地表水或地下水的影响,因此,洞口的坡体在隧道施工中易出现失稳等地质灾害问题,一旦发生,轻则使工期延长,造成经济上的损失,重则造成人身安全等事故。因此,在施工过程中,对洞口的仰坡和边坡,特别是高陡坡体进行专门的稳定性分析、评价、预报等具有重要的意义。这些工作有利于业主及施工单位及时采取相应措施进行处理,并对处理效果进行检验,从而保证隧道的施工安全和运营安全。

1国内外研究现状

世界各国都很重视对隧道洞口段边坡稳定性的研究,各国规范中都有针对隧道洞口段设计、施工的专项条文,对边坡稳定的分析已有比较成熟的理论和方法。概括起来,可分为定量的理论计算方法和定性的分析评价方法两大类。

早在十九世纪中叶,西方国家就开始了对边坡稳定性的研究,形成了极限平衡理论体系。随着现代数学、岩体力学、土力学等的发展,边坡稳定性的理论计算方法也进一步完善。张悼元、王士天等对斜边坡稳定性分析的理论计算方法进行了汇总,认为主要包括刚度极限平衡计算法、弹塑性理论计算法、破坏概率计算法、变形破坏判据计算法等五大类定量的方法。近年来,随着计算机技术的发展及相关软件的开发,有限元法(Fem)、有限差分法(FDm)等数值计算分析方法得到了进一步的改进和完善,分析评价的结果也更加切合工程实践。

定性分析法是一种以稳定性地质判别标志为基础的地质分析法,工程地质类比法,又称地质比拟法就是其中最常用到的定性分析方法。它在对天然边坡的稳定性及以建工程边坡的稳定性进行统计研究的基础上,与待建工程边坡的各种条件进行对比,从而确定其稳定性的方法。其主要内容有自然成因历史分析法、因素类比法、类型比较法等。除工程地质类比法以外,边坡稳定的定性分析方法还有图解法、赤平投影图法、诺模图法、边坡岩体质量评分法法、工程地质专家系统法等。随着模糊数学理论、灰色系统理论、可靠度理论等引入边坡稳定性评价,国内外对边坡稳定性的评价已不限于单一一种理论或方法的运用,而是朝着多种方法综合运用的方向发展。

1.1隧道洞口段边坡稳定性研究

隧道洞口段一般处于受地表水侵蚀严重、风化裂隙发育的斜坡面上,加上在洞口段隧道埋深往往较浅,结构上部岩土体难以形成承载拱,所以洞口仰坡地表坡面容易受拉开裂、经地表水侵入,其稳定性就很难得到保证。隧道洞口段经常是引起坍塌、构筑物开裂破坏的地段之一。因此,洞口段边坡的稳定性是隧道设计和施工时必须认真对待的问题。

由于隧道洞口段边坡的稳定性与洞门的结构形式、位置、埋深、地层岩性及洞口段施工方法等众多因素有关,而传统的极限平衡计算方法对这些因素的模拟就显得无能为力了,所以数值模拟法将越来越多的应用于隧道洞口段的边坡稳定性研究中。从目前的发展趋势来看,三维模型、非线形并考虑动态施工工艺、地震荷载等的数值模拟法将是今后用于隧道洞口边坡稳定性研究的主要手段。目前,对于隧道洞口段边坡的稳定性研究己有了很多方法和成果,但针对于黄土边坡,最合理的洞门位置及其对洞口边坡稳定的影响程度大小的研究还很不够充分,这是亟须解决的关键性问题之一。

1.2地震条件下边坡稳定性研究

地震荷载是一种典型的动荷载,其性状和静荷载有较大不同,因此其研究方法和静荷载的研究方法有较大不同,从工程应用的角度,可以通过一定的近似关系将地震荷载视为动荷载,这就是拟静力法。

自20世纪60年代有限元法用于土坝地震反应分析以来,特别是20世纪90年代中后期,伴随着计算机技术和计算力学的高速发展,有限元法及其它数值模拟法在边坡地震稳定性分析中获得了深入的研究和广泛的应用。目前,对边坡地震稳定性分析常采用的数值方法有有限元法、离散元法和快速拉格朗日元法;对于边坡的稳定性评价所采用的判定指标有安全系数和永久位移两种,从查阅的国内外文献来看,国内以安全系数为主,国外以永久位移为主。我国学者也在永久位移方面作了一些探讨,并取得了一定的研究成果。全面比较各支护方式下高边坡的地震稳定性、提出提高边坡地震稳定性的措施是亟须解决的问题。

2.问题与展望

以往对边坡稳定性的研究主要集中在各种岩石上,如风化岩等,针对黄土地区隧道洞口边坡稳定的研究甚少;以往对边坡的研究主要是集中在稳定性分析上,从边坡失稳机制分析、稳定性评价、施工关键技术等系统、综合考虑洞口边坡的稳定性研究成果较少。应具有针对性地研究黄土地区隧道洞口的边坡稳定性,并系统地通过现场实体工程,采用室内外试验和数值仿真相结合的方法,系统研究洞口段边坡失稳机制分析、评价其稳定性,并提出相应的施工关键技术,为工程实践提供理论依据。

以后研究的重点方向和总体思路可概括为以下几点:

(1)在对黄土地区铁路边坡稳定性研究现状调研的基础上,结合工程实体,通过传感技术(在工程实体埋设应力、应变传感器),辅以数值方法,采用定性与定量分析相结合的方法。

(2)对黄土地区铁路边坡,特别是隧道洞口边坡失稳机制和稳定性进行认真分析和评价后,

(3)提出黄土地区隧道洞门位置的选择原则和洞口施工工艺的控制措施,为提高施工安全性和降低工程造价提供理论依据。

(4)通过编制可操作性强的施工指南,为黄土地区铁路设计和施工提供理论依据和参考。

参考文献

隧道与隧洞的区别篇7

【关键词】仰坡加固;地表注浆;数值模拟

1.引言

仰坡稳定性的分析,大都采用极限平衡法和有限元数值分析法。刘小兵[]等将土质的圆弧破坏面转动平衡分析法运用于洞口仰坡稳定性分析中。付黎龙[]等运用离散元软件UDeC对仰坡的稳定性进行分析,并提出仰坡加固措施。李军[]等研究预应力锚索对边坡的加固效应,锚索―框架梁复合式加固边坡能有效抑制边坡承载能力的降低,提高边坡的稳定性。

2.工程概况

隧道右线长251m,岩体力学参数为=20~30%,=23.9mpa,围岩为薄层状、破裂结构,=0.35~0.15,地下水修正系数=0.4,计算[BQ]=214.2.属于V级围岩。

3.数值模拟分析

3.1模型的建立

围岩、支护结构与注浆材料的计算参数根据隧道地质勘察报告与《公路隧道设计细则》(JtG/tD70-2010)[]进行选取,围岩采用Hoek-Brown准则[]实体单元,参数分别为e=1.4Gpa,μ=0.38,γ=1850,=1.161,=0.0001,=0.516,=20mpa,=0,仰坡注浆采用弹性模型实体单元,参数分别为e=21Gpa,μ=0.25,γ=2200。

3.2结果分析

(1)仰坡竖向位移变化

图1为仰坡加固前后竖向位移与纵向位移情况。由图可知,隧道仰坡加固范围内(由坡脚至坡腰处)竖向沉降明显减小,坡脚处减小幅度最大,达到14.4%;加固后,坡面最大沉降值呈现在跟踪点5(沿隧道纵向12m)处。坡顶未加固地段竖向沉降值与加固前一致,说明加固能够控制竖向位移的发展。

图1竖向位移与纵向位移关系曲线

由图1可知,仰坡加固范围内仰坡纵向沉降坡腰处明显减小,坡脚处有所增大,跟踪点4(沿隧道纵向9m)处减小幅度最大,达到33.26%;加固后,从各跟踪点沉降变化曲线看,有利于仰坡的稳定。

(2)塑性区体积变化

图2为仰坡加固前后塑性区体积随开挖面位置变化曲线。由图可知,在仰坡加固段(即从洞口沿隧道纵向15m)内,仰坡加固前后隧道塑性区体积不随开挖面推进而发生变化;在坡腰至坡顶段,仰坡加固后隧道塑性区体积比仰坡加固前略大;隧道开挖结束时,仰坡加固后塑性区体积达到22071立方米,比仰坡加固前大0.85%。

图2塑性区体积变化曲线

(3)洞门竖向位移变化

图3隧道洞门竖向位移云图

由图3所示,仰坡加固前后,洞门竖向位移云图一致,洞门顶部有沉降,与隧道围岩相接处有拱起。仰坡加固了隧道洞口上方3m范围内围岩,则仰坡加固后洞门混凝土竖向最大沉降值较小达到0.69911mm,比加固前较小了6.94%;而洞门混凝土竖向拱起值变化不大,不受仰坡加固的影响。

4.主要结论

通过分析隧道仰坡加固前后竖向沉降的变化,可以得出以下结论:

1.在不影响隧道开挖对围岩竖向位移、塑性区体积的情况下,地表锚杆注浆加固隧道仰坡能使仰坡竖向位移减小最大达14.4%,纵向位移减小最大达33.26%,能使洞门竖向位移减小6.94%。说明地表锚杆注浆在地表加固仰坡有明显效果,能稳定仰坡坡面,增强隧道仰坡坡脚的稳定性。

隧道与隧洞的区别篇8

关键词:瓦斯隧道;施工风险;瓦斯浓度;检测;风险源

abstract:inmountaintunnelconstruction,suchasworkenvironment,geologicalcondition,surroundingrockdifferences,leadtotunneldesignandconstructionisadynamic,operationriskisbig.accidentsinthetunnelconstructioningasexplosionisgivenpriorityto,moreintheeventofconstructionoftencausedheavycasualtiesandpropertylosses,sohowtoensurethesafetyoftheconstructionofpersonnelisadauntingtask,putthesecuritymeasuresintothetunnelconstructionistheessentialmeanstoensuresafetyconstruction.atfirst,thispaperanalyzesthepossiblehazardsofgastunnel,thenonthebasisofthetheoryofriskcontrolriskcontrolprocessandmainpointsofgastunnelareintroduced,andfinallydiscussesthecomprehensivecontroltechnologyofgastunnelconstructionrisk.

Keywords:gastunnel;Constructionrisk;thegasconcentration;Detection;Risksource

中图分类号:文献标识码:a文章编号:2095-2104(2013)

瓦斯隧道可能发生的灾害

(一)煤与瓦斯突出

在地应力和瓦斯压力的共同作用下,很短的时间中破碎的煤、岩和瓦斯从洞壁突然抛出,伴有猛烈的声响和巨大的动能,同时释放出大量的瓦斯。有时伴随瓦斯爆炸,造成二次破坏。“突出”事故的伤亡和损失一般都是很渗重的。

(二)煤突然压出

部分煤在构造应力或放炮振动影响下,整体抛出,但位移距离不大,压出的煤或呈小块状,或呈有大量裂隙的大块状。

(三)岩石与瓦斯突出

原因与煤与瓦斯突出相似,有时还加上掘进放炮的的振动作用。大多数发生在破碎的砂岩中,放炮时,发生岩石破坏,抛出的现象,在抛出的砂岩岩块中含有大量的砂粒和粉尘,洞壁上形成空洞(不一定与爆破洞穴同一位置),与此同时,洞内瓦斯大量增加。

(四)瓦斯爆炸

达到爆炸浓度的瓦斯(一般在5%~16%之间)与火源接触(一般需要512℃以上),并且坑道内有氧气存在(含量12%以上),就会发生猛烈爆炸,有时会造成大量伤亡。

图1隧道瓦斯爆炸破坏场面

(五)煤尘爆炸

当煤质中挥发物占总可燃物(固定炭加挥发物)10%以上,且形成的小颗粒煤尘悬浮在空气中,当空气中煤尘含量较多(30g/m3以上),遇700℃以上的火源,即会发生煤尘爆炸,煤尘爆炸的后果比瓦斯爆炸更严重,因为煤层爆炸会产生大量一氧化碳(Co)使人中毒,很多人不是炸死而是被毒死。

(六)巷道坍塌

煤系地层除少数外,大多数强度很低,尤其是煤中的软分层,用手即可捻成粉碎,所以巷道稳定性差,容易产生坍塌事故。

瓦斯隧道施工风险控制的流程

图2瓦斯隧道施工风险控制的流程图

上图是一个基于风险管理理论、目标控制论与隧道工程学紧密结合的施工风险防范与监控对策管理体系。该系统的建立,在程序上实现了管理制度化,控制上形成了闭合环。

瓦斯隧道施工风险源的识别与评估

(一)风险源识别

风险源识别是用在弄清工程项目、施工环境和工程因素关系的基础上,用系统的方法对致险因素进行探究。风险源识别是进行风险分析的第一步,同时也是很重要的一步。若忽略了这一步,常常会导致对一个问题的长期和综合的考虑。在隧道的修建过程中存在许多致险因素,这些因素可以导致不同类型的结果,因此忽略这些错误是不对的,但如果考虑这些因素会使问题变得复杂。风险识别是为了减少风险问题的不确定性,因此,采用静态和动态分析相结合的方法进行风险识别的分析。

(二)风险概率评估

通过对致险因素的研究,分析致险因素导致事故发生过程中的各种条件,判断其发生的概率,从而指导安全管理,确定安全管理等级,做到既不盲目夸大也不忽视不见。

(三)风险可能造成的损失评估

评估方法

通过模拟风险因素导致事故发生的全过程,收集、整理、分析得到的数据,能够评估其引起的损失。

评估意义

能够在事件未发生前鸣响警钟,做到未雨绸缪,使项目参与者能够高度重视风险事件发生的代价,从而利于施工风险评估与安全管理控制的实施。

(四)瓦斯隧道施工风险的评估对象

1、物的不安全状态

(1)地质灾害

地质灾害包括:隧址区内的不稳定斜坡、滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降、采空区、地表冲沟陷穴、溶洞、人类社会活动形成的穴洞等。

(2)水文灾害

水文灾害包括:隧址区内的地表径流、地下暗河、洪水、近距水库、富水溶洞等。

(3)危险有害气体

危险有害气体包括:隧址区内的浅埋气层、采空区气体、Co、瓦斯、no等。

(4)工程设备

工程设备为参建工程的一些大型固定设备,如:空压机、混凝土搅拌机、盾构机、发电机组等。

2、人的不安全行为

人的不安全行为从隧道施工的各个环节工序研究分析,明确对象。

(1)开挖

开挖研究的对象主要为:凿岩机的操作、爆破中火工用品的使用,领用,退库,开挖前后岩面的清理排险操作等。

(2)出渣

出渣研究的对象主要为:出渣机械的操作使用、出渣车辆的行驶运输等。

(3)初期支护

初期支护的研究对象主要为:立架操作、钢结构焊接操作、后台加工操作等。

(4)二次衬砌

二次衬砌的研究对象主要为:高空作业、钢结构、防水结构的焊接操作、模板及振捣作业、高压泵送混凝土作业等。

四、瓦斯隧道施工风险综合控制技术

(一)瓦斯隧道通风控制

瓦斯隧道通风是保证隧道施工安全、避免有毒有害气体危害、防止瓦斯爆炸和燃烧的最为有效的安全措施,对确保隧道施工安全具有重要意义,尤其体现在高、大、长的瓦斯隧道所采用的先进通风技术,有效地保证了隧道独头掘进的施工速度与施工安全。具体措施有以下几项:

存在瓦斯的隧道必须采用机械通风,禁止使用自然通风,保证瓦斯隧道安全施工的最小风速及最大通风量。

为提高通风效果,保证掘进现场的有毒有害气体有效排除现场,风筒与工作面的垂直距离应小于10m,为防止洞口风机吸入由洞口排出的含瓦斯气体,洞口风机与洞口侧的水平距离应保持在5~10m以上。

在瓦斯隧道各个施工作业区域应分别设立独立的通风系统,若因风机故障造成通风设备不能正常运转的突发事件发生后,应设有报警系统进行报警并第一时间通知洞内作业人员立即撤离危险区域,直至通风设备恢复后才允许再次进入继续作业。

(二)隧道洞内火源控制

1、瓦斯隧道施工必须加强必要的消防设施配置、制定详细防火安全措施

瓦斯工作业区内必须按制度要求设置好消防管路,每100m位置都要配备一个阀门(消火栓);安置在瓦斯作业区内的所有灭火器及其他消防设施必须定期检查,确保器械处于良好可用状态。瓦斯工区洞外必须按规模设置必备的消防水池和消防采砂,水池的存水量应大于200m3,并确保水压在规定范围内。

2、实行严格的检查制度

任何人员进入瓦斯隧道之前必须经过严格检查,严禁携带打火机、火柴、手机及其他易燃易爆品进入隧道,严禁穿戴含化纤类物质衣服进入瓦斯作业区。工作人员进入瓦斯作业区时应必备个人自救器。瓦斯隧道洞口、通风机、房洞口房周围20m范围内严禁火源出现。

3、易燃品管理措施

瓦斯作业区严禁存放油类物品,不能使用的油类必须第一时间运出瓦斯作业区,运出时要注意不能洒落洞内;工作人员在瓦斯工作区内使用后或待用的棉纱、纸张和布头等含纤维物品,必须存放在密封的铁桶内,送至洞外妥善处理。

(三)瓦斯浓度控制

1、强化通风管理

这是控制瓦斯浓度的最有效手段。就一般情况而论,隧道洞口的主风机管理问题不大,实现24h连续供风,隧道内大面无瓦斯浓度超限现象。但隧道拱部坍腔、二衬台车、加宽带拱顶等易产生瓦斯聚集部位的局部通风仍是薄弱环节,需要加强监控。

2、人工监测

人工检测由瓦斯检查员执行检查瓦斯,瓦斯检查员必须经专门培训,考试合格,持证上岗。专职瓦斯检查员必须使用光干涉式甲烷测定器检查瓦斯,同时检测CH4(甲烷)和C02(二氧化碳)两种气体浓度。

光学瓦斯检测器是根据光的干涉原理制成的,除了能检查CH4浓度外,还可以检查C02浓度,瓦斯浓度在0%~l0%,使用低浓光干涉甲烷测定器;瓦斯浓度在10%以上,使用检测范围是0%~l00%的高浓度光干涉式甲烷测定器。

光干涉式甲烷测定器属机械式瓦斯检测仪器,具有仪器使用寿命长,经久耐用的特点。但受环境和人员操作等多种因素的影响,为了能保证检测结果准确有效指导施工、防止安全事故的发生,检测中需严格按照使用说明来操作。

自动遥测

为了预防瓦斯事故的发生,可以建立一套遥控自动化监测系统。系统由洞口监测中心和洞内控制分站以及洞内各作业面、各巷道、塌方空洞、巷道转角等处的瓦斯浓度探头、风速探头、自动报警器、远程断电仪组成。通过各种探头,洞口的监测中心能随时了解洞内各处瓦斯浓度和风速情况,如有超标立即报警并通过断电器关闭洞内电器电源。重点检测开挖面及其附近20m,同时对断面变化交界处上部、导坑上部、横通道处以及衬砌台车内部、防水板背后、塌方处等容易积聚瓦斯的地方进行重点检测。

(四)隧道控制爆破与煤尘控制

1、控制爆破

采用湿式钻杆,不允许打小于40cm的浅眼,任何炮眼的最小抵抗线不得小于30cm,钻眼深度大于40cm时,使用毫秒电雷管,和安全炸药,装药采取连续装药方式,电闸安装在新鲜风流中,并与开挖面保持200m,开挖后尽快封闭,做到随掘随砌,迅速缩小暴露面,尽快封闭瓦斯通道。

2、防止煤尘

煤层注水,减少煤尘发生量;喷雾洒水减少空气中的煤尘含量;水封爆破和水包泥,降低爆破引起的煤尘量;控制风速,最佳为1.5m/s~3m/s;防止煤尘引燃。

初期支护

进行超前注浆,封闭瓦斯,及时施做钢拱架,喷射混凝土和仰拱,及早形成封闭环,防止瓦斯溢出,强力支护不仅是防突、防煤层坍塌、防煤系地层围岩移动的关键,而且为隧道建成后营运期间提供可靠的安全保证。在瓦斯地段左右20m内,煤层倾角缓、煤层厚度变化大、具有突出威胁危险性的特点,可采用格栅钢架与小钢管支护方式。

结语

综上,瓦斯爆炸出现在隧道内的几率相对较小,但是一旦发生事故,将带来严重的危害。近年来随着我国隧道建设步伐的加快,建设技术水平取得了很大进步,瓦斯隧道的施工风险控制技术也有了长足发展,我国应努力借鉴外国的先进技术,探索出一套适合我国的瓦斯隧道施工风险控制技术。

参考文献

[1]余建星.工程风险评估与控制[m].北京:中国建筑工业出版社,2009.

[2]王虎盛.瓦窑岭瓦斯隧道施工通风技术[J].北方交通,2011.1.

隧道与隧洞的区别篇9

关键词:高速公路;隧道;施工;涌水

引言:

在高速公路隧道施工中,以往对岩溶水的处理方式会造成大量地下水的流失。据统计,某些山岭隧道排水,导致居民、牲畜饮水紧张。特别是当岩溶水Co3-等含量增高时,水的流通将给隧道结构带来极大的侵蚀作用,影响隧道的使用寿命。岩溶堆积物因地下水的流动而坍塌下沉改变洞穴周边的应力分布形态,影响隧道的稳定。因此,加强对告诉公路隧道施工涌水的处治意义重大。

一、高速公路隧道施工涌水产生的原因分析

根据现场对高速公路隧道衬砌渗水、裂隙区域的裂缝发展、渗水流量、衬砌厚度及衬砌背后情况的调查,对涌水产生的原因初步勘定有以下几种可能。

第一,由于受新华夏构造体系与阳城山字形体系复台影响,隧道局部地段岩层直立或陡倾,围岩节理裂隙发育,不良结构面多,以及地下水渗流引起的围岩压力加大。因此,对隧道的围岩稳定性有较大影响。

第二,隧道经过长期的使用,雨季时雨水顺岩层裂隙下渗,使岩体软化,强度降低。岩体一经扰动,松弛范围迅速扩大,随之发生初支开裂和渗水。

第三,隧道开通后,车流密度以及超载车辆较多,导致拱圈加载超过设计要求产生裂缝及渗水。

二、高速公路隧道施工涌水处治措施

在高速公路隧道施工中,可根据岩溶水对隧道的不同影响及具体施工条件,采取不同的防治措施。隧道内对岩溶水的处理,应视隧道所在的地质条件,岩溶发育分带水的性质和流量大小,采取大疏,小堵,疏堵结合,以疏为主和地表地下综合治理的方法分别处理。大概具体处理可分为以下两种情况。

1、隧道施工并未切断地下水的主天然通道

对于这种情况,如果采用排的方法可使地下水流失,影响周围环境。因此,可采用全堵的方法。对于大股流的岩溶水可采用全断面超前帷幕注浆封堵法,注浆加固范围应为隧道开挖轮廓以外1~2倍洞径,注浆段长应取30m左右,注浆孔孔径应为90~108mm,注浆终止压力应为水压力的2~3倍,,浆液扩散半径为0.5~2.0m。如隧道周边存在大面积湿渍或渗漏水现象,则应采取径向注浆进行封堵。如岩层的溶隙、软弱夹层的局部有股状涌水现象,出水比较清澈,受大气降雨影响不大,其处理方法有直接封堵法和间接封堵法。对于涌水压力p≤0.5mpa的股状出水点,如来水方向可以确定,可采用直接封堵法进行处理。如孔内的出水部位距离孔口较远,可安设和钻孔长度一样的注浆花管;如孔内的出水部位距离孔口较近,可安设2.0m左右的孔口管。对于涌水压力0.5mpa

2、当隧道施工切断天然主通道

对于这种情况,如果采用堵的方法,会对施工和运营安全不利,增加施工成本,而且影响周围环境,因此必须采取引水的方法。如当暗河和溶洞有水流时,就应宜排不宜堵。在查明水源流向及其与隧道位置的关系后,用暗管、涵洞、小桥等设施,渲泄水流或开凿泄水洞将水排出洞外。当水流的位置在隧道上部或高于隧道时,应在适当距离外,开凿引水斜洞,将水位降低到隧道底部位置以下,再行引排。

三、二次衬砌段涌水与漏水处理

以某隧道为例,该隧道全长1584m,隧道洞体埋深l2m~180m,隧道围岩主要为灰岩、页岩、砂岩、泥岩、煤层等,溶洞、溶槽、断层等不良地质交替出现,地下水较为发育,隧道穿越煤矿采区,采窄区位于隧道拱顶上方25m至隧道路面下方25m,横穿隧道,采空区内积存大量积水。

由于连日暴雨,已经施工完毕的一段边墙内突发涌水,水从边墙的衬砌施工缝处、孔隙薄弱处和预埋排水管喷涌而出,几分钟隧道内水就深达1m多,洞内内施工人员立即全部撤离。到下午3点,雨停后水开始减小,至第二天凌晨5点基本停止。当然,隧道纵坡为15.2%,不排除还有部分水是别处地下水沿拱顶空隙流入溶洞和塌方段的。针对上述原因,采取如下处理措施:考虑到渗水地表范围太大,治理极难,仅对塌穴进行了处理。沿塌穴四周开挖水沟,用m5水泥砂浆抹面,防止地表水流入塌穴。用土石夯填塌穴至离地面0.5m处,用粘土做隔水层,高出地面一定高度,在塌穴表面施以50cm厚浆砌片石,以利于排水;隧道内采用泄水洞处理,泄水洞中线与隧道中线平行,距隧道左侧边墙15m,水经遂底涵洞由已开挖的横导洞排出。洞底比遂底低1.2m,坡度2%,洞高4.5m;采用花边墙衬砌,模筑lm砼,墙中部设30cm泄水孔,未衬砌边墙喷8cm厚喷射砼;拱部为模筑砼,每米在拱脚、拱顶设置30cm泄水孔,以利于泄水。对涌水段衬砌段,在边墙离墙脚0.8m高处斜向上打40mm间距1m,深2m排水孔,裂缝两侧打3.5m长25锚杆,梅花型布置,间距lm,砼表面开250*250mm槽,深l00cm,锚杆末端扯螺纹,安装垫板后用100号膨胀水泥砂浆封闭。衬砌渗漏水集中处采用凿槽排水处理:槽宽3cm,槽深5cm,沿槽铺设塑料排水管,用掺有膨胀剂及早强剂、速凝剂水泥净浆封槽底,厚度为糟体的2/3,用普通水泥砂浆填满剩余部分,塞浆封平。裂缝经观测无发展后,沿缝凿宽15cm,深l0cm凹槽,用100号膨胀水泥砂浆封闭。

隧道施工完后,发现一处边墙漏水严重,下雨时漏水更严重,查看设计、施工资料发现,该处洞身分布二条破碎构造带,宽分别为25m和50m左右,属于三类围岩,节理发育,富含裂隙水,从水文、地质条件可看出,这二条破碎带是该处漏水的地下水主要供给源,由于有条破碎带的存在,水源供给是充足的,下雨时地表水与地下水汇合补给,凶此渗漏更为严重。针对这种情况,最后采用排水盲管进行处理,按50m间距布设一条横向主管引流,布设一定的纵向盲管将水流集中到横向主管内采用7cm*3cm扁型盲管,以减少盲管的半径,增加横向面积以保证水的总流量。排水盲管采用射钉枪固定盲管。再用FSBD480密封、找平。

四、结束语

对高速公路隧道施工涌水处治,应根据地层岩性、涌水特点等因素进行调查分析,查明岩溶涌水的性质、来源,并考虑其对地下水的影响,以确定堵或排的方案。

参考文献:

[1]邓秋雯,舒育正.浅谈公路隧道防排水施工技术[J].中国高新技术企业.2010(31)

[2]左志明.隧道施工中涌水事故的处理[J].山西建筑.2003(03)

隧道与隧洞的区别篇10

关健词隧道地质条件评价张家界

中图分类号:U45文献标识码:a

engineeringGeologicalConditionevaluationofatunnelinZhangjiajie

FanBaoping

(Hu'nanprovincialHighwayDesignCo.,Ltd.,Changsha,Hu'nan410011)

abstractthetunnelislocatedinthesoutheastoftheZhangjiajieJiaodingmountainatabout8km,andintotheholelocatedinYongdingDistrict,locatedintheoriginalexportSancharuralterritory.thispaperanalyzestheengineeringgeologicalconditions,adversegeologicalanalysisofthesituationintheregion,theprojectproposedmeasuresforreasonableproposals.

Keywordstunnel;geologicalconditionevaluation;Zhangjiajie

1工程概况

该隧道位于张家界市东南侧约8km处的轿顶山中,进洞口位于张家界市永定区西溪坪镇汪家山村下自生桥,出口位于原三岔乡境内。隧道设计长度1.545km,主接线长0.6645km,进洞口主接线桩号K8+400~K8+570(含短链20.151m),出洞口主接线桩号K10+115~K10+630(含短链0.360);主接线按山岭重丘三级公路标准,设计速度为30km/h,路基宽7.5m。收费站长度60m,路基宽23.0m,路面宽度17.82m。

2工程地质条件

2.1地形地貌

隧道区海拔高度在339.8~848.9m之间,地形切割深度大,两侧谷底高程在337.7~453.2m之间,相对高差达395.7~511.2m,属中低山地貌。两侧山坡坡度多在22~61咒Z段和洞身段白云岩及灰岩形成福~63.3m不等的陡崖,地势险要。洞口段隧道轴线均与地形等高线成大角度相交。

2.2地层岩性

根据地表调查以及钻孔揭露,隧道区地层由新到老依次为:

2.2.1第四系全新统(Qh)

(1)种植土:褐灰色,稍湿,松散,以粘粒为主,含有植物根系。(2)角砾土:褐灰、褐黄色,稍湿,松散~稍密,以角砾为主,含量30%~35%,碎石次之,含量15%~20%,余为亚粘土。碎砾石母岩均系黑色板状含炭砂质页岩或含硅炭质页岩。该层主要分布于SZK4及附近山坡上,分布不连续,厚约1.4m。(3)亚粘土:褐黄色,稍湿,硬塑,以粉、粘粒为主,碎石和角砾共占10%~15%,砾石粒径一般3~15mm,碎石粒径一般20~40mm,母岩主要为白云岩及板状含炭砂质页岩。

2.2.2寒武系下统(∈1)

(5)清虚洞组(∈1q):岩性主要为深灰色~灰白色,薄~厚层状灰岩。属隧道顶板最上层岩层,主要分布于K9+340~+650段山顶,边缘多形成高度36.3~63.3m的陡崖。出露高程约为710.0~846.0m。(6)杷榔组(∈1p):岩性为深灰、灰黄色,板状页岩夹黑色页岩。根据调查资料推算该层也在3倍洞径范围之外,隧道中不会揭露到该组地层。(7)牛蹄塘组(∈1n):岩性主要为黑灰、灰黑色,板状含炭砂质页岩及黑色炭质页岩等,底部夹有镍钼矿。泥质结构,板状或页片状构造,该层厚28~52m,钻孔揭露厚度分别为0.6m(SZK5)和21.2m(SZK4)。其全风化带呈土状,尚能识别出层理,手可捏碎,厚2.9m;强风化带岩芯呈碎石或中粗砂状,碎石锤击声哑,岩芯采取率16%,厚0.6~4.5m;弱风化带岩石坚硬,性脆,锤击声脆,岩芯一般呈短~中柱状,局部呈饼状,柱状岩芯长一般11~25cm,少数达25~33cm,采取率约25%,RQD=53%,钻孔中揭露厚度13.8m。该层也在3倍洞径范围之外,若向斜轴部无大型断裂或揉皱发育,隧道也不会揭露到该组地层。

2.2.3震旦系上统(Zb)

岩性主要为白云岩夹硅质岩,局部有砂质页岩夹层。(8)硅质岩:黑灰色,弱风化,中~薄层状,隐晶质结构,岩石坚硬,锤击声脆,但节理裂隙发育,见有方解石脉,岩芯呈短~中柱状,芯长一般5~13mm,采取率达90%,RQD=53%。该层在SZK4中单层厚度可达0.75~4.9m。(9)白云岩夹鲕状白云岩及硅质白云岩:灰白、浅灰~深灰色,隐~细晶质结构,或鲕粒状结构,薄~中层状构造。鲕粒一般1~3mm,个别达3~5mm。钻孔揭露岩层以微风化为主,弱风化次之,强风化仅在SZK6孔上部有揭露。由于岩溶作用,局部出现微风化夹弱风化或弱风化夹微风化的现象。

2.2.4震旦系上统南沱组(Zann)

冰碛砾岩:灰绿、紫灰色,风化色多呈灰黄色,中~粗粒结构,岩屑上细下粗,粒径一般5~15mm,局部夹有漂石,粒径可达35mm左右,漂石多呈棱角状,岩质相对较软,差异风化明显,多已风化剥落形成空洞。该套地层主要分布于三岔连接线和三岔改线段,地层出露较好,岩石节理裂隙较发育。

3不良地质

区内存在的不良地质主要为岩溶和崩塌。(下转第187页)(上接第185页)

3.1岩溶

各岩溶点虽散点状分布,但其发育方向总体受区内主控裂隙控制,且主要发育于进洞口一侧。根据隧道物探成果,隧道进口区域存在一条岩溶发育带,详见工程物探纵断面图(wt-2)。该条带沿白云岩层面或裂隙面发育,条带发育高度约5~7m,宽度不详。条带区域内岩溶较发育,这与钻探资料相吻合。岩溶发育下限高程约为411.1m,位于设计标高以下,且区内侵蚀基准面已下降至225~230m,岩溶仍有向下发育的趋势。隧道区岩溶发育,不排除隧道中还有未查明的隐伏岩溶,施工中需高度重视。

3.2崩塌

隧道区陡崖广泛分布,且节理裂隙较发育,易发生崩塌。如进口附近山坡上零星分布的大小孤石即为历史崩塌遗留下来的痕迹。隧道施工期间仍有崩塌的可能,建议施工前清除危岩。

3.3滑坡与坍塌

目前,区内未发现滑坡及边坡坍塌等不良地质,隧道区土层总体较薄,岩层产状平缓且内倾,洞口段岩石相对较完整,故不会出现滑坡及边坡坍塌等不良地质。

4工程地质评价

4.1区域地质稳定性评价

隧道横穿轿顶山平缓向斜北东扬起端,碳酸盐岩区岩溶较为发育,区内无新构造运动迹象,总体地质条件较为稳定,适宜构筑隧道。

4.2隧道围岩稳定性评价

进出洞口稳定性评价:张家界端进洞口桩号为K8+570,位于冲沟山坡上,地面坡度为32~45m层樱俊.0m的亚粘土层,山坡上零星分布有孤石,下伏基岩为震旦系薄~中层状白云岩,岩体破碎,洞口岩体体积节理数Jv=24条/m3,建议洞口边坡、仰坡均按1:0.75~1:1.0放坡,洞门墙基底均应嵌入完整基岩0.5~1.0m,奠基高程为417.9~418.4m。进口端陡崖稳定性较差,建议清除危岩并延伸洞口或设置支挡构筑物。沅陵端出洞口桩号为K10+115,位于冲沟山坡上,表层有0~4.2m厚的亚粘土层,下伏基岩为震旦系薄~中层状白云岩,岩体破碎,建议洞口边坡、仰坡均按1:0.75~1:1.0放坡。

4.3隧道洞身工程地质评价

根据工程地质条件及岩性的差异,Ⅳ级围岩洞室内渗水较严重,建议采取措施设防。Ⅲ级围岩隐伏岩溶亦为此段主要的不良地质,洞室开挖后有渗漏水甚至突水现象,建议采取措施设防。Ⅱ级围岩修正的围岩基本质量指标[BQ]=530,属Ⅱ级围岩,岩石质量好(推测)。洞室有渗漏水现象,建议采取措施设防。

5结论及建议

隧道围岩分级定为Ⅱ~Ⅳ级,Ⅱ、Ⅲ级围岩成洞条件较好~一般,Ⅳ级围岩成洞条件较差,建议采取辅助工程措施。开挖后若围岩实际稳定性与原定级别不符时,应及时调整围岩级别并重新制定施工和衬砌方案。开挖中围岩应力平衡遭到破坏,洞壁易发生掉块、局部坍塌、岩爆或底板出现底鼓等现象,需注意防范和治理。隧道施工建议采用新奥法,并在施工期间有效开展施工地质调查及必要的超前预报手段以指导施工,并做到动态设计与施工,最终形成一整套较为完整的隧道动态设计与施工方案。

参考文献