昔格达组地质隧道施工技术研究综述.docxVIP

1?昔格达组地层物质组成及物理力学性质

1.1?地质组成成分

昔格达组地层成层性明显、层理清晰、地层厚度差异性大、分布呈透镜状或囊状。

昔格达组地层主要由粉砂岩和粘土岩组成，因沉积作用不足、沉积微粒成分的影响，粘土层呈半胶结半成岩状，细沙层为较疏松的半胶结状结构，是一种介于岩石、土体之间的过渡性土体。

1.2?物理力学性能

根据昔格达组时间溯源、物质组成可以看出，昔格达组在不同时期、不同空间形成后不尽相同。对不同地区昔格达组进行原位岩土荷载试验时发现，原位试验得出的承载力数值远大于试块在无侧限的单轴压应力状态所得数据，且昔格达组物理力学指标具有很强的离散性，因此昔格达组具体物理力学性质不能凭经验得出。攀西地区昔格达组地层物理力学性质结，见表1。

表1?攀西地区昔格达组物理力学性质

相关学者对昔格达组、硬土、软岩采用X–RayDiffraction、ScanningElectronMicropscope和三轴试验进行比较，发现昔格达组抗剪强度、内聚力和摩擦角随着含水率的增加呈线性递减趋势，昔格达组具有与软岩、硬土不同的弱胶结结构特征，在饱和状态下容易断裂。另有研究结果表明，粘土岩因伊利石、绿泥石的存在呈现弱透水性，粉砂岩则呈现中等透水性。昔格达组岩土在自然含水率下呈现较强的稳定性，在失水后极易崩解。

综合对昔格达组地层物理力学性能的研究成果，整理分析得出以下结论：（1）昔格达组地层具有离散性，不同区域昔格达组不同；（2）昔格达组水稳性较差，部分具有低渗透性、崩解性；（3）昔格达组本身的微粒成分和疏松的结构决定了其特性，而这些特性是岩土变形破坏的内因。

2?昔格达组地层隧道

隧道工程不同于建筑工程，其呈带状分布，空间跨度大，沿线地形起伏及岩层地质构造是影响隧道工程施工的主要因素。软弱围岩强度低、自稳能力差，在隧洞施工中易引起不同程度的塌方，造成生命财产的损失。

根据昔格达组地层物理力学性质可以看出，昔格达组地层这种半成岩性质较差，且许多特性在隧道工程中是重大工程事故的必要条件，其重要性不容小觑。

根据昔格达组地层与隧道相关内容将分为以下3点进行论述。

（1）根据其时间溯源、物质组成和物理力学性质及普通研究可以看出，昔格达组地层渗透性、崩解性和水稳性较差，含水率是首要研究内容。含水率的多少直接影响岩土强度，是隧道工程施工中重要监测对象。

（2）在设计昔格达组地层隧道时，如何考虑这些影响因素，并对隧道结构进行相对加固、防排水等。

（3）昔格达组地层隧道发生塌方后如何进行事故分析和处理。

2.1?含水率研究

昔格达组地质隧道含水率相关影响研究主要基于以下2点。

（1）昔格达组地层岩土富含粘土矿物粉粒与粘粒，使地层易遇水软化、泥化、脱水崩解。

（2）昔格达组地层粉砂岩为低渗透性，但昔格达组地层因沉积作用不足，结构疏松、有裂隙发育，提高了岩体遇水的概率。隧道工程中防水是隧道施工安全重中之重，因此对昔格达组地层含水单做研究十分必要。

以含水率作为引导，进一步研究昔格达组地层隧道围岩变形特征曲线及其变形机理，发现含水率是影响昔格达地层隧道压力拱分布的重要因素。昔格达组地层表现为强烈的塑性变形特征，存在含水率临界点，临界值为25?%。在0~25?%含水率时昔格达组地质隧道围岩主要发生化学膨胀作用，围岩产生裂隙，在荷载较大的情况下伴有剪切变形，超过灾变含水率30?%时，失稳机理复杂，伴有剪切、化学膨胀和物理泥化等作用。相关研究发现隧道围岩水平收敛随着含水率的增长呈现非线性增长，如图1所示。

图1?水平收敛最大值与围岩含水率的关系曲线

含水率超过29.5?%，拱顶沉降发生突变，初期支护结构参数无法满足强度安全系数限值。采用数值模拟的方法，研究了不同含水率与不同钢架组合支护体系下隧道变形控制效果，发现型钢与格栅钢架组合支护体系对围岩塑性区发展和围岩变形的控制效果理想，型钢组合支护结构的受力更大。

综上所述，昔格达组地层含水率与围岩稳定性成非线性趋势，存在突变阈值，阈值内昔格达组地层稳定性良好，围岩变形量在允许范围值内可作针对性支护。含水率超过阈值，围岩变形量突变，围岩稳定性不可控，以预防为主。

2.2?隧道施工研究

昔格达组地质隧道施工技术是否完善决定了隧道施工安全，有效的防治措施可以避免昔格达组地质隧道塌方风险。众多学者对昔格达组地质隧道研究使从事隧道作业工作者能够正确处理昔格达组地质隧道相关问题。

昔格达组地层因其特殊性，应对其重新进行围岩等级划分。有学者利用AnalysticHierarchyProcess和Principalcomponentsanalysis对昔格达组地质隧道围岩稳定性进行综合评价，相较于传统围岩等级更详细。以含水率25?%为界限，围岩含水率低于25?%的按照正常围岩等级划分，围岩含水率超过25?%的围岩等级降低