火風(fēng)山隧道塌方失穩(wěn)機(jī)理及治理措施研究.pdf

1、隧道塌方事故在隧道掘進(jìn)過程中發(fā)生概率較大，事故危害性高，目前已成為隧道工程中安全威脅最大的隧道災(zāi)害之一。隧道及地下結(jié)構(gòu)工程位于地下巖層及土體中，結(jié)構(gòu)所處的地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜多樣，因此，針對(duì)不同工程所處的各自獨(dú)特的地質(zhì)條件，其圍巖變形及失穩(wěn)的原因和機(jī)理各不相同，有必要結(jié)合隧道結(jié)構(gòu)及隧道所處的工程地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行隧道塌方原因及機(jī)理分析。
　　本文以火風(fēng)山隧道工程塌方事故為背景，通過數(shù)值計(jì)算及現(xiàn)場監(jiān)控量測等手段，研究了火風(fēng)山隧道塌方機(jī)理及塌方治理

2、優(yōu)化方案，得出以下結(jié)論:
　　1)通過經(jīng)驗(yàn)判斷法和有限元數(shù)值計(jì)算法，分析得出了火風(fēng)山隧道塌方機(jī)理為:火風(fēng)山隧道塌方段地質(zhì)特點(diǎn)為持力巖層薄，上覆填土層較厚，隧道開挖后，拱項(xiàng)部分的洞室釋放荷載基本依靠隧道拱頂上方的持力巖層承受，加上隧道爆破破壞導(dǎo)致的持力巖層承載能力減弱，破損的薄層持力巖層無法承擔(dān)洞室開挖產(chǎn)生的荷載，導(dǎo)致拱頂圍巖失穩(wěn)，引起隧道塌方。
　　2)在得到火風(fēng)山隧道塌方機(jī)理基礎(chǔ)上，基于提高圍巖承載能力及擴(kuò)大圍巖承載范圍的

3、思路提出多組比選方案，得出以下幾組規(guī)律:
　　①注漿加固深度越深，圍巖自穩(wěn)能力越高，但當(dāng)加固深度超過4m后，加固效果的提升率降低。考慮到計(jì)算間隔及安全儲(chǔ)備，建議洞周預(yù)注漿加固深度為4.5m。
　?、诘乇碜{加固范圍越大，上部圍巖受力越均勻和對(duì)稱，偏壓越小。當(dāng)?shù)乇碜{范圍達(dá)到塌落區(qū)外10m時(shí)，上部圍巖受力已基本對(duì)稱，不存在偏壓作用。建議地表注漿范圍延伸到塌落區(qū)外10m范圍。
　　③從圍巖變形速率來看，CD法很好的改善了臺(tái)

4、階法變形速率過快的問題，而CRD法與CD法變形速率相當(dāng)，減緩圍巖變形速率能使圍巖充分發(fā)揮自承能力。建議施工工法選擇CD法。
　　最終確定最佳方案為:洞周管棚+4.5m長的超前小導(dǎo)管注漿;在地表塌落區(qū)范圍以外10m內(nèi)進(jìn)行地表注漿;采取CD法施工。
　　3)通過現(xiàn)場治理效果圖及施工過程中的監(jiān)控量測結(jié)果來看，火風(fēng)山隧道塌方段治理效果較好，隧道施工過程中圍巖未出現(xiàn)影響隧道體系穩(wěn)定性的異常變形，且變形最終區(qū)域穩(wěn)定，施工過程中圍巖穩(wěn)定，