火風山隧道塌方失穩(wěn)機理及治理措施研究.pdf

1、隧道塌方事故在隧道掘進過程中發(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害之一。隧道及地下結構工程位于地下巖層及土體中，結構所處的地質環(huán)境復雜多樣，因此，針對不同工程所處的各自獨特的地質條件，其圍巖變形及失穩(wěn)的原因和機理各不相同，有必要結合隧道結構及隧道所處的工程地質環(huán)境進行隧道塌方原因及機理分析。
　　本文以火風山隧道工程塌方事故為背景，通過數(shù)值計算及現(xiàn)場監(jiān)控量測等手段，研究了火風山隧道塌方機理及塌方治理

2、優(yōu)化方案，得出以下結論:
　　1)通過經驗判斷法和有限元數(shù)值計算法，分析得出了火風山隧道塌方機理為:火風山隧道塌方段地質特點為持力巖層薄，上覆填土層較厚，隧道開挖后，拱項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洞室開挖產生的荷載，導致拱頂圍巖失穩(wěn)，引起隧道塌方。
　　2)在得到火風山隧道塌方機理基礎上，基于提高圍巖承載能力及擴大圍巖承載范圍的

3、思路提出多組比選方案，得出以下幾組規(guī)律:
　?、僮{加固深度越深，圍巖自穩(wěn)能力越高，但當加固深度超過4m后，加固效果的提升率降低?？紤]到計算間隔及安全儲備，建議洞周預注漿加固深度為4.5m。
　　②地表注漿加固范圍越大，上部圍巖受力越均勻和對稱，偏壓越小。當?shù)乇碜{范圍達到塌落區(qū)外10m時，上部圍巖受力已基本對稱，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。
　?、蹚膰鷰r變形速率來看，CD法很好的改善了臺

4、階法變形速率過快的問題，而CRD法與CD法變形速率相當，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長的超前小導管注漿;在地表塌落區(qū)范圍以外10m內進行地表注漿;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)控量測結果來看，火風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，