红层软岩地区公路隧道围岩压力特征讲义讲稿.ppt

lll 博士论文答辩 红层软岩地区公路修建技术研究子课题15红层软岩地区公路隧道围岩压力特征及相关施工技术研究 照片1 F3断层地貌特征 照片2 F4断层地貌特征 2.1隧址区水文地质条件 新七道梁隧址区水文地质条件较为复杂，主要体现在地貌地质等条件在空间分布和作用强度上的很大差异、降水以及地表水补给的不均一、出露泉及地下水分布和水量大小的巨大差异。 2.新七道梁隧道区渗流场特性研究 2.1.1隧址区水文地质条件 隧道区内地下水类型基本为基岩裂隙水。 2.新七道梁隧道区渗流场特性研究 区内地下水主要为大气降水补给，大气降水通过第四系覆盖层（包括表层黄土）和基岩强风化层渗入地下。一部分地下水沿坡积物底部相对不透水层向坡外排泄，一部分地下水继续下渗，再沿基岩节理裂隙运移形成裂隙潜水，到构造破碎带可能形成局部汇集现象，最后以基岩裂隙下降泉形式排出地表。 2.1.2地下水的补给、径流与排泄条件 2.1.3 地下水化学特征 地下水化学分析结果表明，裂隙水矿化度小于0.1 g.L-1，属HCO3-1－Ca－Mg型水。总体水质较好，对混凝土等建材基本无腐蚀作用。 2.新七道梁隧道区渗流场特性研究 2.2隧道区地下水赋存特征 (1) 空间分布不均匀 由于岩石条件、构造条件以及地形地貌的条件不同，隧道区地下水分布不均匀，富水性变化大。 (2) 时间分布不均衡 受地形地貌等条件的影响，地下水埋藏条件各异。地下水水位受气候、水文地质条件的影响呈动态变化，枯水期水位埋深增大，排泄量减少；丰水期埋深变浅，排泄量相对较大。 2.新七道梁隧道区渗流场特性研究 2.3地下水渗流特征 基岩裂隙水渗流特征： 非连续介质渗流的高度离散性 非连续介质渗流的各向异性 非连续介质渗流的概化流速与实际流速的重大 差别 (4) 应力场、温度场对渗流场的影响 2.新七道梁隧道区渗流场特性研究 3.1新七道梁隧道断层预报 目前，隧道施工中断层的预报方法主要有基于地面地质调查的推测法、基于掌子面素描的前兆定量预测法、超前勘探法和各种物探法。 为了预报对七道梁隧道施工影响最大的F4断层的规模及其在隧道中的位置，在勘察设计资料的基础上，综合运用地面地质调查、直达地震波测试、掌子面编录、超前水平钻孔、风钻观察等方法，开展了施工地质超前预报。 3.新七道梁隧道施工地质超前预报 3.1.1断层F4的位置及规模 3.1新七道梁隧道断层预报 (1) 地质体投影技术 用隧道轴线正上方的地表出露点，用下式预报断层在隧道中出露位置 式中， sign( )－符号函数 L0－断层在隧道轴线的地表里程，m； H－隧道轴线上地表点与轴线的垂直距离，m； β－断层的真倾角； θ－断层走向与隧道轴线的夹角； ω－隧道轴线正方向（里程由小到大的方向）与断层倾向的夹角； L－断层在隧道轴线上的里程，m； 3.新七道梁隧道施工地质超前预报 3.1.1地面地质调查 (2) F4断层的地面地质预报 在勘测设计资料的基础上，开展了地震波穿透测试。从测试结果（见下图），在地表XK20+785以南，整体穿透波速度普遍＞3 000 m.s-1，最高达3 580 m.s-1，而XK20+780以北，波速为2 300 m.s-1～2 500 m.s-1，据此，确定F4断层上盘边界与隧道轴线在地表的交点为XK20+780，高程为2 347 m。 3.新七道梁隧道施工地质超前预报 3.新七道梁隧道施工地质超前预报 断层F4穿透波测试扇面及波速 3.1新七道梁隧道断层预报 ① 隧道地质素描 紧跟隧道施工，详细记录已开挖围岩的地质特征。结构面测量在隧道掌子面和两壁进行，采用统计窗法（照片3），同时在坐标纸上绘出节理。后用数码相机摄影，收集岩体地质信息；最后在室内对现场数码信息进行解译处理（照片4），参考现场记录和测量结果，作出完整的隧道地质编录图及相关信息。 3.新七道梁隧道施工地质超前预报 3.1.2隧道内地质编录和地质前兆预报 3.新七道梁隧道施工地质超前预报 照片3 隧道内结构面测量统计窗布置 3.新七道梁隧道施工地质超前预报 照片4 快速地质素描：照片及解译结果示例 3.1新七道梁隧道断层预报 ② 地质编录资料分析及F4断层预报 综合隧道地质编录以及结构面、石英岩脉和地下水活动特征的分析，并参考地面地质调查的成果，预测断层F4。 3.新七道梁隧道施工地质超前预报 3.1.2隧道内地质编录和地质前兆预报 3.1新七道梁隧道断层预报 在上述预报成果的基础上，课题组采用超前水平钻孔，进行短期地质预报。 在掌子面顶部布设1个钻孔，孔径90 mm，孔口设孔口管，