碎裂結構圍岩塌方控制因素分析

2022-10-03 03:51:05 字數 989 閱讀 4577

摘要:碎裂結構圍岩在隧道施工中經常發生塌方及掌子面湧出、坍塌事故。通過對現場隧道圍岩塌方特徵進行分析,提出了碎裂結構隧道塌方的控制因素是圍岩的結構強度,指出改善圍岩的物理力學特性,增加圍岩的自承能力及其整體性是控制碎裂結構隧道塌方的主要因素。

關鍵詞:碎裂結構隧道塌方結構強度

在碎裂圍岩中進行隧道施工時,經常遇到圍岩失穩塌方的事故,嚴重影響隧道施工進度。圍岩開挖後有兩種失穩模式,一是圍岩本身失穩破壞,二是結構性失穩破壞。碎裂岩體的塌方破壞屬於前一種破壞,該種破壞形式在鐵路隧道的鬆散岩體及破碎岩體中經常遇到,當支護不當時容易發生[1]。

其破壞過程是由於隧道開挖導致圍岩臨空,岩體結構及應力發生變化。應力的調整導致隧道臨空面首先發生變形,在重力作用下,碎裂岩體沿軟弱結構面發生坍塌破壞,是典型的受結構面控制的剪下破壞型式。

1塌方破壞分析

對圍岩塌方機理的認識是防治塌方的前提,關鍵塊體理論比較適合對碎裂岩體的塌方進行評價,對於軟岩類及層狀介質以致於散體結構,還有各類的數值分析方法。

受岩體結構面空間分布及軟弱夾層和地形造成的偏壓影響,都有可能發生塌方。引起隧道塌方的原因歸納起來有以下幾個方面:地質條件不良、設計定位不合理、施工方法不當等,對隧道塌方的統計結果表明,由斷層破碎帶、降水、隧道偏壓、勘察設計、施工進度不合理及爆破振動等所造成的塌方所佔比例為27%~5%。

勘察設計及施工方法的不當導致的塌方佔較大比例。

2塌方影響因素

各類不同結構圍岩,都有可能發生塌方破壞,圍岩塌方的影響因素包括如下幾個方面。

(1)岩體破碎程度。

根據隧道走向,則開挖掌子面圍岩被節理分割成的塊體模型如圖1 (a)所示。從節理切割圍岩後與隧道的空間相對關係發現,隧道拱頂及拱牆部位的碎塊岩體為不穩定塊體,如果超強支護控制不利,或施工時各道工序銜接不好,極有可能發生塊體掉落,導致碎裂結構岩體塊體掉落的連鎖反應,產生塌方,埋深淺時塌腔延續到地表。水平層狀泥岩夾砂岩是成岩作用差的岩體,其強度與硬塑的粘性土相當,當有地下水活動時,結構強度會大幅度降低,水平層狀泥岩在隧道開挖後,拱頂岩層容易產生彎折破壞,破壞區向上發展。

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