软弱围岩隧道变形及其控制探讨.doc

软弱围岩隧道变形及其控制探讨
【摘要】由于各种因素的影响,隧道结构容易发生变形,引发严重的安全事故,因此要结合软弱围岩隧道变形特点和隧道施工特点,积极采取相应措施,确保软弱围岩隧道的安全施工。本文分析了软弱围岩的地质特征和软弱围岩隧道变形特点分析,阐述了软弱围岩隧道变形控制措施。
【关键词】软弱围岩;隧道变形;控制
客运专线铁路具有较高的舒适性、稳定性和平顺性,但是其线路隧道通过的地方地质条件更加复杂,很多线路隧道都属于软弱围岩地质,这种隧道承受的断面更大,容易发生局部的变形,给施工建设带来很大的困难,通过深入分析和研究软弱围岩隧道变形特征,积极采取有效措施,不断提高隧道的安全性。
一、软弱围岩的地质特征
软弱围岩主要是指围岩赋存性能差、结构破碎、裂隙节理发育、岩体承载能力差以及岩质软弱的岩体。软弱围岩通常具有以下特点。
1、围岩容易风化,强度较低
软弱围岩主要的岩地层有千枚岩、炭质岩、片岩、泥岩、片岩等[1],其稳定性很差,强度低,围岩层被暴露后容易软化,遇水风化,特别是在高地应力的深埋地段,软弱围岩地质层会产生塑性的变形,在塑性的地质层深度和范围都很大。
2、岩体粘结力差,松散破碎
通常情况下,由破碎挤压带、风化岩体层、土层等构成的软弱围岩,围岩结构粘结力很差,统一松散破碎,隧道在施工建设过程中,仅仅依靠岩体颗粒之间的胶结作用和摩擦力构成拱形,特别是在隧道的签埋地段,这些岩体的结构非常不稳定,很容易发生冒顶坍塌事故。
3、岩体结构面软弱,容易滑塌
在隧道岩体结构面切割严重的地方,一些块状的岩体结构,由于结构面软弱,粘结性很差,在开挖隧道的过程中,隧道周围岩体结构面容易发生坠落、滑移和松弛等变形,严重破坏隧道的结构。
二、软弱围岩隧道变形特点分析
1、变形量大
隧道施工建设完成后,软弱围岩隧道会发生明显的塑性变形,这是软弱围岩最主要的特征,其变形的长度和深度有可能达到几十或者几百厘米,隧道支护结构往往表现为混凝土二衬开裂和支护初期严重开裂。
2、变形速度快
软弱围岩隧道施工建设过程中,其变形速度很快,在隧道的支护初期,其变形速率更大。
3、变形时间长
软弱围岩在隧道的支护初期不仅变形速度很快,在隧道的施工建设过程中,其变形持续的时间也很长,软弱围岩具有显著的蠕变变形特点,在软弱围岩隧道施工建设的很长一段时间里都会发生变形。
4、围岩扰动明显
隧道在施工开挖过程中,围岩在纵向应力重的影响下,隧道周围的软弱围岩的塑性变形区不断扩大,当隧道支护结构强度和刚度不够或者支护结构不稳定时,软弱围岩的扰动明显。
5、径向变形范围大
软弱围岩隧道的径向并行通常表现为隧底隆起、边墙收敛、拱顶下沉,拱顶下沉的变形量最大[2]。软弱围岩隧道施工开挖过程中,经常会出现隧道掌子面上方的软弱围岩下沉,在浅埋隧道的掌子面周围出现沉降槽,造成地表下沉,并且在隧道开挖之后,纵向的掌子面挤压变形,软弱围岩临空产生应力,在围岩纵水平力和纵向力作用下,发生位移,软弱围岩隧道掌子面被挤出变形,随着不断开挖隧道掌子面,在掌子面周围位置会产生不断扩大的水平水平收敛和拱顶下沉,并且下沉速度较快。
三、软弱围岩隧道变形控制措施
1、重视超前工作
(1)加强隧道地质预报工作
在软弱围岩隧道施工开挖