论文大鞍口隧道塌方原因分析与处理大学毕设论文.doc

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1、隧道塌方原因分析与处理***（福建省第二公路工程有限公司）提要：从不良地质、地形地貌及地下水等方面分析了隧道塌方的原因，从“新奥法”及“普氏平衡拱理论”论述了处理隧道塌方的依据，并提供了具体的塌方实例处理方案，可为类似工程提供参考。主题词：隧道塌方原因处理依据实例1、塌方原因分析隧道开挖时，因土压等作用和地层出现临空面后的应力调整，在软弱围岩内产生裂缝或破坏，或者是由于围岩内有的层理和节理等松弛、剥离，使岩石和泥砂等发生大量塌落的现象，称之为塌方。它是和剥落相类似的现象，但塌落的规模比剥落大。塌方过程大致为

2、：开挖→围岩塑性变形→支护过大变形→支护局部破坏→支护与围岩破坏失稳→塌方。隧道开挖时、开挖后、施工支护后，甚至在衬砌之后，都可能发生隧道塌方。1．1不良地质隧道穿过断层及其破碎带，或在薄层岩体的小曲褶、错动发育地段，一经开挖，潜在应力释放快、围岩失稳，小则引起围岩掉块、塌落，大则引起塌方。当通过各种堆积体时，由于结构松散，颗粒间无胶结或胶结差，开挖后多引起坍塌。1．2地形、地貌因素1）隧道穿越地层覆盖过薄地段；2）隧道穿越地表水源如水塘、水库、沟槽、冲沟等地段；3）隧道穿越地面构造物，而且埋深浅如城市地铁

3、隧道，城市过街隧道等；4）影响隧道洞口安全与隧道洞身稳定的不良地质和特殊地层崩坍、错落、岩堆、滑坡、人为坑洞、泥石流、断层、流砂、膨胀岩、岩溶、岩爆等，这些都是常常引起塌方的地质条件。1．3地下水因素水是造成塌方的重要原因之一。地下水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用加剧岩体的失稳和塌落。岩层软硬相间或有软弱夹层的岩体，地下水的作用下，软弱面的强度大为降低，因而发生滑塌。1．4其它原因隧道设计方面的原因：质地调查不细、设计方案不适合围岩，支护强度、刚度不够。施工过程中存在的工艺操作、施工方法、施工技术、施工工艺

4、等不符合施工技术规范要求，施工管理不到位，质量意识、安全意识不强也是造成塌方的另外一个重要原因。2、塌方的处理依据2．1理解新奥法的基本要点1）洞室开挖后，应使围岩自身承担主要的支护作用，而衬砌只是对围岩进行加固，使成为一个整体而共同发生作用。因此，须最大限度地保持围岩的固有强度，以发挥围岩的自承能力。如及时喷混凝土封闭岩壁，就能有效地防止围岩松弛，而不使其强度大幅度降低，同时也不存在因顶替支撑而使围岩变形松弛。总之应使围岩经常处于三轴应力约束状态，最为理想。2）预计围岩有较大变形和松弛时，应对开挖面施作保

5、护层，而且应在恰当的时候敷设，过早或过迟均不利。其刚度不能太大或太小，又必须是能与围岩密贴，而要做成薄层柔性，允许有一定变形，以使围岩释放应力时起卸载作用，尽量不使其有弯矩破坏的可能。3）衬砌需要加强的区段,不是增大混凝土的厚度,而是加钢筋网、钢支撑和锚杆。4）为正确掌握和评价围岩与支护的时间特性，可在进行室内试验的同时，在现场进行量测。量测内容为衬砌内的应力、围岩与衬砌间的接触应力以及围岩的变位，据以确定围岩的稳定时间、变形速度和围岩分类等最重要的参数，以便适应地质情况的变化，及时变更设计和施工。量测监控

6、是新奥法的基本特征，量测的重点是围岩和支护的力学特征随时间的变化动态。衬砌的做法和施作时间是依据围岩变位量测决定的。5）岩层内的渗透水压力，必须采取排水措施来降低。2．2普氏平衡拱理论前苏联学者M·M普洛托雅克诺夫（简称普氏）以松散理论为基础，认为在松散介质中开挖隧道后，隧道上方将形成抛物线的平衡拱，平衡拱高度h为：h=b/fm(m)式中：b平衡拱的半跨度（m），fm岩石坚固性系数。土层：fm=tgφ；岩石：fm=R/10。其中：φ土的摩擦角；R岩石的抗压极限强度(MPa)，取值应考虑岩石天然层理、裂隙及节

7、理的影响。在隧道侧壁稳定时（假定坑道两帮岩体稳定（f>2），而坑道顶部岩体不稳定，会发生冒落而形成自然平衡拱，即拱部塌方时，平衡拱宽度就是开挖宽度，即b=bt（图—自然平衡拱力学模型1）当侧壁不稳定时，平衡拱宽度为：b=bt+H·tg（45°-φ/2），式中：H隧道净高（m）；bt隧道净宽之半（m）（图2）。2．3塌方稳定分析及处理　塌方的处理必须建立在对塌方正确认识的基础上，对塌方后的稳定情况能否做出正确的判断是制定处理方案的关键，如果方案不当或失败，不但导致更大的经济损失，而且可能造成人员伤亡。一般的处

8、理原则是先巩固，防扩展，后处理的原则，要求处理塌方宁早勿迟，宁强勿弱。实践证实塌方发生后在一定时间内就会趋于稳定，形成自然拱，而自然拱的高度、宽度与普氏平衡拱理论计算结果基本相符，以普氏平衡理论和“新奥法”原理为依据来指导塌方处理，经实践证明是行之有效的。对一般塌方可直接进行塌体处理，而对塌体破碎松散、影响范围大的塌方一般分为初期处理与塌体处理两部分。1）初期处理的目的是为了防止塌体的继续发展，一般分步采取如下措