第章隧道施工地质灾害状况.PDFVIP

第 2 章 隧道施工地质灾害状况 在围岩变形失稳塌方，涌、突水，涌、突泥，涌砂，洞内泥、砂石流， 瓦斯突出爆炸，岩爆等地质灾害及由这些灾害引发的隧道地表塌陷及地表水 源枯竭中，以隧道水害最为常见。从灾害损失而言，以水害和泥害最为严重。 2.1 围岩变形失稳塌方 变形（deformation ），指 物 体 在 外 来 因 素 作 用 下 产 生 的 形 状 和 尺 寸 的 改 变 。 隧道围岩的变形指由于隧道的开挖，在围岩自重应力、构造应力、节理 裂隙发育分布等因素作用下产生的周边位移和拱顶下沉。 塑性软质围岩，在围岩自重应力、构造应力、节理裂隙发育分布等因素 作用下产生的周边位移和拱顶下沉，可以达到一定的量值且持续相当长的时 间，当周边位移和拱顶下沉超过一定限值时，称为大变形。 围岩变形达到或超过极限，失去其自身稳定性时，造成围岩的失稳塌方。 围岩大变形是围岩与隧道初期支护共同作用的结果，与隧道围岩所处应 力场、开挖方法、初期支护强度相关，其直接危害主要表现为初支的破坏和 隧道限界的侵限。 四川都（江堰）汶（川）高速公路龙溪隧道进口段，因围岩大变形，致 使初支两次被破坏。 全长 20050 m 的兰新铁路二线乌鞘岭特长隧道，是我国国内目前最长的 单线铁路隧道，位于改建铁路兰新线兰武段打柴沟车站和龙沟车站之间，隧 道洞身最大埋深 1100 m。隧道施工中发生了严重的围岩大变形，主要表现 为隧道中部穿越岭脊地段由 F4 ～F7 断层构成的“挤压构造带”千枚岩、断层糜 棱岩在深埋高地应力条件下的软弱围岩大变形，拱顶最大下沉达 1053 mm ， 10 第 2 章 隧道施工地质灾害状况 最大水平收敛变形量达 1034 mm ，导致初期支护开裂破坏并严重侵入衬砌净 空等，不得不将初期支护全部或部分拆除重做，再施作二次衬砌。原位应力 测量结果表明，大变形洞段构造应力作用明显，最大主应力达 22 ～24MPa ， 地应力总体特征为现今构造应力大于等于垂直主应力。 西（昌）攀（枝花）高速公路徐家梁子隧道位于攀枝花红格镇新九乡， 属川西高原与滇中高原接壤部位的龙帚山脉中南段，山高谷深，山脉两侧顺 坡而下的枝状、鸡爪状冲沟发育，呈现出低缓的山脊与凹下的沟谷相间的微 地貌形态。区内出露地层主要为前震旦系会理群（Pth1 ）及第四系全新统残坡 积层（Q4 el ＋dl ）。前震旦系会理群主要岩性为灰白色至灰色花岗岩、灰绿色角 闪岩、深灰色变粒岩、浅灰色片岩、花岗质混合岩、花岗岩混合岩、角闪岩、 变粒岩、片麻岩等。受昔格达大断裂影响，隧道出口段地层中次级断层极为 发育，围岩条件极差。围岩为构造岩、花岗质糜棱岩、强片理化绢云母片岩、 岩粉夹角砾岩、断层泥夹角砾等破碎岩。其中糜棱岩段落较长，且为韧性糜 棱岩，砂砾胶结后呈韧带状，遇水成泥。隧道施工开挖后，出口段围岩发生 大变形，变形绝对值最大达 1043 mm （见图2-1 、图 2-2 ），造成喷混凝土表 层脱落掉块，钢架扭曲、弯折、断裂，侵入初支限界 。 无论是塑性还是脆性围岩，在围岩自重应力、构造应力、节理裂隙发育 分布等因素作用下都将产生周边位移和拱顶下沉，当其变形达到一定限值（硬 质、脆性围岩的变形限值远小于塑性围岩）后，将失去其自身的稳定性并发 生围岩的塌方，称为围岩的失稳塌方。 围岩失稳坍方的直接危害，主要表现为对施工机具、施工人员的安全威 胁；间接危害则是导致隧道上方地面塌陷。 11 图 2-1 徐家梁隧道围岩变形侵限典型断面示意图 图 2-2 徐家梁子隧道侵限段围岩变形- 时间关系 隧道围岩的失稳塌方，除了因变形达到一定限值后围岩失去其自身稳定 性发生的塌方外，还有块状镶嵌结构岩体因处于临空面倒楔形块体（关键块 体，Key block ）坍落引发的隧道围岩塌方（见图2-3 ）、倾斜岩层隧道边墙和 拱部的张拗折坍落造成的塌方（见图 2-4 ）等。 12