軟巖高地應力圍巖變形控制

雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告中鐵十三局集團中國京振沖工程股份中鐵十三局集團中國京振沖工程股份1聯(lián)合體工程概況東端引水隧洞承受鉆爆法和TBM1、3#TBM施工，2、4#引水隧洞主要承受鉆爆法施工。承受鉆爆法施工的引水隧洞段為馬蹄形斷面，開挖直徑13m，混凝土襯砌o范圍內(nèi)承受混凝土襯砌。承受TBM施工的引水隧洞段，開挖直徑為12.4m，混凝土襯護厚度60cm，襯后隧洞洞徑為11.2m；噴錨支護段洞徑12.0m90o范圍內(nèi)承受混凝土襯砌。工程地質(zhì)條件的總體評價本工程引水隧洞處于高山峽谷的巖溶地區(qū)，地質(zhì)條件簡單，具有埋深大、洞線長的特點，主要工程地質(zhì)問題有高地應力和巖爆、涌(突)水、高地溫、有害氣體、圍巖穩(wěn)定及隧洞所穿越的斷層裂開帶等。引水洞地應力及其影響2525m左右。基于此前的初步推測與后期實測結果，無明顯的量級差異，因此仍承受彈性理論及有關資料對工程區(qū)應力場進展試算推測。2525m69.94MPa(=2.77kN/m3)800~1200m時，地應力場由谷坡地帶局部地應力轉(zhuǎn)變?yōu)橐源怪睉?/σ3地應力比值是隨埋深的增加而漸漸減小。據(jù)的地應力測試成果進展的1600m處最大主應力值為70.1MPa30.1MPa。其主應力值是從上到下漸漸增大，斷層穿過的巖體四周主應力值有明顯的減小，等值線分布變化較大，說明斷層對初始應力場分布有很明顯的影響。(T2y4層中白云質(zhì)擠壓夾層)、斷層帶的變形破壞引起掉塊、坍塌等。引水洞斷層裂開帶的分布區(qū)內(nèi)構造面主要表現(xiàn)為順層擠壓和北北東向的逆沖斷層性質(zhì)。逆沖斷層規(guī)模大，層間錯動頻率較高，其次為近東西向的橫切斷層，多表現(xiàn)為逆平移或正平移性質(zhì)，此類斷層中，多見方解石脈、細晶巖脈及石英巖脈充填。按不同構造形跡和展布方位大體可歸納分為：NNE向、NNW向、NE~NEE向、NW~NWW向四個構造組。現(xiàn)將與工程有關、且規(guī)模較大的斷層分述如下：NNE向構造面北北東向構造掌握了區(qū)內(nèi)主要構造線和主體山脈的延長，共發(fā)育有二條，為F4、F613條均為Ⅱ級構造面。表達如下：F2斷層(棉紗灣～安沙坪斷層)：N15～20°E，NW(局部傾向裂開帶，花崗巖被擠壓成片狀，其中的暗色礦物呈定向排列，石英片巖50m(視寬度)，由數(shù)個擠壓面組成，屬壓性構造面。F3~石炭系黑色千枚狀粉砂質(zhì)板巖之間。南段走向N15~20°W，傾向NE；北段構造形跡不明顯，僅在皮羅渡溝左坡上見有寬達20余米的劈理帶，其產(chǎn)狀為N10°~30°E，NW70°，屬壓扭性。F4斷層(青納斷層)家溝中該斷層帶四周發(fā)育兩條平行的后期小斷層，每條帶寬為0.5~1.0m，產(chǎn)狀N5°E，SE∠68°，帶內(nèi)發(fā)育石英細脈，并見糜棱巖化。在毛家溝一南支溝中，覺察糜棱巖帶寬3m，揉皺猛烈、劈理發(fā)育，影響帶寬十余米，圍巖有硅化現(xiàn)象，下盤發(fā)育深大擦槽(30cm、深5cm)，其產(chǎn)狀為N27°E，SE∠75受影響，片理化、絹云母化普遍存在。屬壓扭性構造面。到楠木溝南支溝，該斷層已趨收斂，白山組與鹽塘組地層接觸正常。在楠木溝西南側(cè)~民勝鄉(xiāng)斷層沒有相連接的跡象，兩者之間相距約2km。該斷層自晚更世以來，斷層已停頓活動。它和錦屏山斷層的活動年月是根本一樣的。F5斷層(拉紗溝~一碗水斷層)N10~30°E，NW∠70°，斷于白山組大理巖與西側(cè)三迭系上統(tǒng)砂巖、板巖層內(nèi)，兩者呈斷層接觸。斷層帶內(nèi)巖石呈片理化和千枚巖化，構造角礫巖與片狀巖同時5~10m左右。因斷層影響，形成延綿數(shù)十千米的斷層崖陡壁，其屬壓扭性構造面。在關心洞內(nèi)的產(chǎn)狀為為主，局部巖屑夾泥，巖石千枚巖化、碳化，壁面見摩擦鏡面；上盤影響帶受NW30~35m，巖石裂開，NW~NWW向的構造12m。F6斷層(錦屏山斷層)：產(chǎn)狀N20~50°E，NW或SE∠60~87°，1~4.2m6~37m，局部斷于大理巖內(nèi)部，斷層往北表現(xiàn)清楚，往南有收斂趨勢。在關心洞內(nèi)整體產(chǎn)狀為N45°ENW∠80~85°，主帶寬1.6~4m21.4m，為壓扭性斷層，具有相對隔N65~80°W100m~強風化狀，面絹云母化，巖性脆弱，帶內(nèi)主要充填有斷層泥、全風化巖、擠壓片巖、巖屑等，斷層泥可見寬0.2~0.6m；影響帶巖體裂開，為碎裂巖，鐵錳質(zhì)浸染嚴峻。F7斷層：南起于手爬山北坡。斷層面平坦，形成深切溝谷，寬N20°EF2320~50m。往北順溝延長，并形成延綿數(shù)千米斷層崖。F9N10~20°E，SE∠80~855km。在木落腳四周，其下盤為石英、綠簾石綠泥石巖，較裂開；上盤為大理巖。斷斷層崖陡壁。h. 3~4m。北自甘家溝，順溝向南，經(jīng)大鋪子、民勝鄉(xiāng)向南延長，從斷層的寬度來看，其規(guī)模并不大，而且在老莊子溝口所見為斷在砂、板巖之中。在地貌上反映為連續(xù)十千米的大陡壁。F11斷層(老莊子逆斷層)：發(fā)育于老莊子復型背斜核部，北側(cè)所見產(chǎn)狀為或糜棱巖帶寬0.2~1.0m，兩側(cè)沿斷層帶方向之劈理發(fā)育，在蘇那墚子一帶120余米的片理帶。巖體完整性較差，沿斷層帶有泉水出露。F14斷層(聯(lián)合鄉(xiāng)~模薩溝口斷層)：產(chǎn)狀變化大，根本上在N20°E~N20°W之間變動，帶寬15~20m，圍巖蝕變帶寬達數(shù)十米；沿斷層帶有大量基性巖(角閃石)裂開帶2mN45°ENW∠55~65°，向南延至三股水，裂開帶較寬。F18斷層(菸房村北斷層)：沿西雅礱江右岸近南北向發(fā)育。其中40m以上，至三灘上膠結良好，并見石英脈呈網(wǎng)狀穿插。揉皺猛烈，具羽狀構造。L.F19N5°W~N25°E，SWNW∠25~50°，橫穿許家坪廠區(qū)，為一反坡緩傾角逆斷層。糜棱巖帶寬0.3~0.5m，劈理帶寬15~30m，兩側(cè)巖石有硅化現(xiàn)象。F28斷層：N20°E，SE∠701~2m，擠壓呈片狀巖。F29斷層：N30°E，SE∠85°，擠壓裂開帶寬5m，巖石稍微扭30cm寬的擠壓片巖，壓性。斷層：N15°E，NW∠808m，影響帶寬10m，斷裂面平直。NNW向構造面該組構造面主要發(fā)育有F20F21F20為Ⅰ級構造面，F(xiàn)21為Ⅱ級構造面。F20斷層(田坪溝~模薩溝斷層西延長至模薩溝口交匯。主要分布于玄武巖(P2β)與西側(cè)板巖(P2χ)之間，斷層傾角較陡，延展不甚規(guī)章，巖石裂開扭曲嚴峻，斷層性質(zhì)不明。NW∠72下侏羅統(tǒng)(J1)炭質(zhì)板巖，西盤為前泥盆系(AnD)石英片巖。裂開帶寬5m以上，裂開面上擦痕明顯。NE~NEE向構造面該組構造面主要發(fā)育有F1F22F26均為Ⅱ級構造面。F1斷層：自皮羅渡口往南西方向延長，直至瓦廠一帶。石炭系、700余米。走向N50°~60°E，屬張扭性。F15斷層(梅子坪溝斷層)：分布于梅子坪溝，白山組大理巖地層N70°E，SE∠80°，于300余米，左行。F17斷層(牛圈坪斷層)：產(chǎn)狀為N45°E、NW∠50°。斷于三迭系上統(tǒng)砂、板巖中，擠壓帶寬達20余米，揉皺猛烈，并見斷層泥，其中充填石英脈。F22N50°E，SE∠80°~85°，全長5km。斷層在西雅礱江兩岸形成小沖溝，帶寬達十余米。青灰色硬質(zhì)細砂巖被擠壓成片狀，層面呈扭曲現(xiàn)象，有透鏡體消滅，并呈香腸狀分布。石英呈定向團快狀充填。e.F25N70°E、SE∠66~754~5m3條產(chǎn)狀為N15°E，SE或NW∠70~85°，斷層帶內(nèi)角礫巖寬29.22±2.22萬年，為非活動性斷層。f. F26斷層：產(chǎn)狀N50~70°E，NW∠80~85°，擠壓裂開帶寬及構造透鏡體，具揉皺現(xiàn)象，充填黃色次生泥，壓扭性。NW~NWW向構造面F8、F12、F13、F16、F23、F24、F27等七條斷層，均為Ⅱ級構造面。四坪子，上手爬梁子及干海子以北，橫切了碳酸鹽巖和砂、板巖地層。斷層帶寬8~13m，帶內(nèi)巖石扭曲裂開，呈片巖化和糜棱巖化，多見石英脈穿插，沿斷層帶有泉水出露。F12斷層：順模薩溝發(fā)育，走向近東西。溝兩側(cè)地層明顯發(fā)生位移。錯距達50~100m。橫穿三迭系上統(tǒng)砂、板巖和中統(tǒng)白山組地層。往東至雅礱江邊，其性質(zhì)不明。300m左右，具正平移斷層性質(zhì)。斷層帶內(nèi)見寬2m的角礫巖，地貌上呈深切溝谷狀。F16斷層(周家坪橫斷層)：產(chǎn)狀為N70~80°W，SW至N87°E，SE∠47~52°，斷層帶寬3~8m，影響帶寬約9m，斷層帶內(nèi)猛烈扭曲、裂開，有角礫巖、糜棱巖。此斷層橫切地層走向，北盤東移，為壓扭性斷層。F23斷層：沿落水洞溝分布，全長約2km，它切割了錦屏山斷層3m局部可見揉皺現(xiàn)象，在地貌上形成深切溝谷，大理巖陡壁達數(shù)百米。產(chǎn)狀：N65°W，NE∠70°，逆平移性質(zhì)。F24斷層(上瓦廠正平移斷層)N70°WEW向，北盤相對向西錯動，斷層帶形成深切的溝谷和埡口地形。F27斷層：位于干海子中部，走向N30~40°W，NE∠80°，擠壓裂開，干海子地區(qū)唯一分布的小泉也分布在該斷層帶四周。軟巖高地應力隧洞施工的難點施工難度大簡單的地應力分布狀態(tài)導致在施工過程中簡潔產(chǎn)生的一系列問題和特點，如：開挖后圍巖變形破壞的不均勻性和不對稱性、圍巖壓力分布的簡單性、圍巖和支護構造破壞的共生性〔即多種破壞形式同時發(fā)生的特點〕等，這些給施工治理、施工決策帶來相當大的困難，影響了隧洞的快速掘進。圍巖脆弱，開挖變形量顯著高地應力狀況下，隧洞隧洞軟巖段均不同程度發(fā)生圍巖坍塌、變形侵限、初支混凝土開裂剝落、鋼架扭曲變形等現(xiàn)象。相對較高的地應力水平除引起隧洞周邊位移過大之外，也增加了圍巖的塑性區(qū)，破壞范圍增大。必需建立應急預案。脆弱圍巖的在高地應力條件下，變形速度快，假設措施不得力或處理不準時，會帶來塌方等地質(zhì)災難，損毀支護構造，甚至造成人員和財產(chǎn)損失。這就要求施工中必需建立針對脆弱圍巖大變形的應急預案，從地質(zhì)預報、監(jiān)控量測、組織機構、物料儲藏、反響機制等做出事先的安排和部署。國內(nèi)外地應力場及軟巖大變形的的爭論地應力場的爭論巖體是在人類工程經(jīng)濟活動之前，處于相對平衡狀態(tài)，并在地質(zhì)歷史過程中，經(jīng)過變形和破壞，具有肯定物質(zhì)成分和構造并賦存于肯定應力場中的地質(zhì)體。對巖體而言，應力場既是巖體的有機組成局部，又是巖體的賦存環(huán)境，但一般作為賦存環(huán)境對待。重力作用、溫度作用和構造運動是引起地應力的主要緣由，其中尤以水平方向的構造運動對地應力的形成及其特點影響最大。1為中國大陸板塊宏觀受力狀況，中國大陸板塊受到印度洋板塊和太平洋板塊的推擠，推擠速度為每年數(shù)厘米，同時受到了西伯利亞板雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告中國中國京振沖工程股份塊和菲律賓板塊的約束。西伯利亞板塊中國大陸板塊西伯利亞板塊中國大陸板塊印度洋板塊菲律賓板塊1中國板塊主應力跡線圖果，見圖2，在絕大多數(shù)〔幾乎全部〕地區(qū)均有兩個主應力位于水平或接近水平30°。垂直應力在多數(shù)狀況下為最小主應力，在少數(shù)狀況下為中間主應力，只在個別狀況下為最大主應力。平均水平應力與垂直應力的比值隨深度增加而削減，但在不同地區(qū)，變化的速度很不一樣。3給出了我國平均水平應力與垂直應力的比值隨深度變化的規(guī)律。對于地應力分布規(guī)律還有必要進一步深入的爭論，地應力分布規(guī)律除了與構造應力有關外，還應當受到巖體本身性質(zhì)的影響。中鐵十三局集團

聯(lián)合體 9雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告中國京振沖工程股份中國京振沖工程股份2世界各國平均水平應力與垂直應力的比值隨深度變化規(guī)律0.05001000500100015002023250030003500)4000m(4500度

側(cè)壓力系數(shù)K0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5霍克-布朗內(nèi)包線:K=1500/H+0.5霍克-布朗中K=800/H+0.4我國中值:K=194/H+0.7霍克-布朗外包線:K=100/H+0.35000圖3 我國平均水平應力與垂直應力的比值隨深度變化規(guī)律中鐵十三局集團

聯(lián)合體 10軟巖及大變形的概念軟巖的概念關于軟巖的定義始終是國內(nèi)外爭論的問題，其定義多達幾十種之多?？傮w來說，大體上可分為描述性定義、指標化定義和工程定義，且各有其優(yōu)缺點。目前，人們普遍承受的軟巖定義根本上可歸于地質(zhì)軟巖的范疇，按地質(zhì)學的巖性劃分，地質(zhì)軟巖是指強度低、孔隙度大、膠結程度差、受構造面切割及風化影響顯著或含有大量膨脹性粘土礦物的松、散、軟、弱巖層，該類巖石多為泥巖、頁巖、粉砂巖和泥質(zhì)砂巖等單軸抗壓強度25MPa的巖石，是自然形成的簡單的地質(zhì)介質(zhì)。國際巖石力學會將0.5~25MPa之間的一類巖石，其分類依據(jù)根本上是依強度指標。工程軟巖是指在工程力作用下能產(chǎn)生顯著塑性變形的工程巖體，目前流行的軟巖定義強調(diào)了軟巖的軟、弱、松、散等低強度的特點，同時應強調(diào)軟巖所承受的工程力荷載的大小，強調(diào)從軟巖的強度和工程力荷載的對立統(tǒng)一關系中分析、把握軟巖的相對性實質(zhì)。隧洞大變形的概念各類圍巖在正常施工條件下都會產(chǎn)生肯定的變形，隧洞施工標準、奧法指南及襯砌標準設計等對各類圍巖及各種支護構造都規(guī)定有不同的預留變形量以容納這些變形。大變形是相對正常變形而言，目前還沒6個特征對大變形進展了概括描述、何滿潮認為大變形可分為彈性大變形和塑性大變形，但軟巖的大變形問題是一個塑性大變形問題，塑性大變形區(qū)分于彈性大變形和小變形的顯著標志是前者與過程嚴密相關。卞國忠從圍巖變形量上給大變形作了界定，即：假設圍巖變形量超過正常規(guī)定〔20cm〕2倍〔即＞中鐵十三局集團

聯(lián)合體 11雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告中鐵十三局集團中國京振沖工程股份中鐵十三局集團中國京振沖工程股份12聯(lián)合體40cm〕時，可把圍巖變形視為大變形〔南昆線家竹箐隧洞的閱歷是單線超過25c，雙線超過50cm確定為大變形，圍巖變形量介于之間，可認為是正常變形至大變形的過渡階段。也有依據(jù)相對變形量來定義大變形的。大變形的成因產(chǎn)生大變形主要有客觀和主觀兩方面的緣由。地質(zhì)條件是客觀緣由，技術措施不當是主觀緣由，前者是根本緣由。某些地質(zhì)條件下，適當?shù)募夹g措施可以防止大變形的發(fā)生，而某些地質(zhì)條件下常規(guī)的技術措施則難以掌握大變形的發(fā)生。從地質(zhì)條件分析，產(chǎn)生大變形的緣由可能有三種：膨脹巖的作用具有膨脹巖的圍巖在肯定條件積膨脹，如粘土類礦物、蒙脫石、高嶺土、伊利石、綠泥石等吸水后體積可膨脹10%~20%。硬石膏遇水體60%135%25~45kPa。圍巖膨脹使隧洞周邊產(chǎn)生大變形。我國成昆線百家?guī)X隧洞、青藏線關角隧洞、寶中線堡子梁隧洞都屬于圍巖膨脹引起的大變形。高地應力作用下的軟巖隧洞擠壓變形高地應力是一個相對的概念它是相對于圍巖強度(Rb)而言的也就是說當圍巖內(nèi)部的最大地應力( )與圍巖強度的比值(R/ ))到達某max b max一水尋常，才能稱為高地應力或極高應力，即圍巖強度應力比= Rb

/max目前在隧洞的設計施工中，都把圍巖強度應力比作為推斷圍巖穩(wěn)定性的重要指標，有時還作為圍巖分級的重要指標。從這個角度講，應當生疏到埋深大不肯定就存在高地應力問題，而埋深小，但圍巖強度很低的場合，也可能消滅高地應力問題。因此，在雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告中國中國京振沖工程股份爭論是否消滅高或極高地應力問題時必需與圍巖強度聯(lián)系起來進展判1為一些圍巖強度應力比的分級指標。標準類別極高地應力高地應力一般地應力標準類別極高地應力高地應力一般地應力法國隧洞協(xié)會＜22~4＞4我國工程巖體分級基準＜44~7＞7日本奧法指南(1996)＜24~6＞6日本仲野分級＜22~4＞4爭論說明，當強度應力比小于0.3~0.5時，即能產(chǎn)生比正常隧洞開挖大一倍以上的變形。此時洞周將消滅大范圍的塑性區(qū)，隨著開挖引起圍巖質(zhì)點的移動，加上塑性區(qū)的“剪脹”作用，洞周將產(chǎn)生很大位移。圓2時洞周將產(chǎn)生塑性區(qū)，強度應力比越小則塑性區(qū)越大。塑性區(qū)半徑增大則洞周位移也相應增大，加上圍巖剪切破壞時體積膨脹(剪脹)變形的一個重要緣由。這又稱為高地應力的擠壓作用。脆弱圍巖隧洞很多，只有在高地應力作用下才會發(fā)生這種擠壓現(xiàn)象。局部水壓及氣壓力的作用當支護和襯砌封閉較好，周邊局部地下水上升或有地下氣體(瓦斯等)裂，水或氣溢出，壓力減小，變形也就停頓，這種現(xiàn)象并不多見。本工程引水隧洞軟巖大變形掌握的根本思路針對本工程引水隧洞高地應力條件下斷層裂開帶區(qū)段實際狀況，采中鐵十三局集團

聯(lián)合體 13雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告中鐵十三局集團中國京振沖工程股份中鐵十三局集團中國京振沖工程股份14聯(lián)合體用柔性構造設計理念分階段綜合掌握法。依據(jù)引水隧洞的施工方法，確TBMTBM法而言，由于其是圓形斷面，加之沒有震驚松動圈，其變形掌握較鉆爆法相對簡潔，主要是通過擴挖刀擴挖，預留適當?shù)某两盗浚辉黾映肮酀{，增加圍巖的強度；開挖后承受錨噴聯(lián)合支護措施。對于鉆爆法而言，通過選擇合理的斷面外形，留足預留變形量，短錨管超前支護，中等長等系統(tǒng)錨桿和少量補強錨桿圍巖加固，多重支護，適當提高襯砌剛度和提前施作襯砌等措施對變形予以掌握。國內(nèi)外典型擠壓性大變形隧洞工程實例及大變形掌握技術國內(nèi)外知名的擠壓性圍巖大變形隧洞有奧地利的陶恩隧洞和阿爾貝格隧洞、日本的惠那山隧洞、中國的南昆線家竹箐隧洞和臺灣木柵大路隧洞。陶恩(Tauern)隧洞1970～1975年修建于奧地利，為雙向行駛之大路隧洞(單洞)，全長6400m600～1000mRabcewicz教授親自主持該隧洞的設計并參與施工。該隧洞施工中在千枚巖和綠泥石地段發(fā)生了大變形，產(chǎn)生了50cm(一般)120cm(最大)的位移，最大位移速度達20cm/d，是世界上第一座知名的大變形隧洞。由于在陶恩隧洞設計時對擠壓性圍巖缺乏閱歷，初期支護較弱(4m25cm噴混凝土，TH36@75鋼架)。在洞壁發(fā)生大變形后，Rabcewicz承受了長錨桿(6～9m)、可縮鋼架以及噴層預留縱縫等加強措施(這些措施至今仍在沿用模注混凝土凈空部位進展了危急的擴挖作業(yè)，據(jù)說工程格外困難，但最終仍取得了成功。阿爾貝格(Arlberg)隧洞阿爾貝格隧洞也在奧地利，系大路隧洞，全長13980m。該隧洞是緊接著陶恩隧洞之后開工的(1974～1979年)，設計時已吸取了陶恩隧洞的閱歷教訓，所以雖然也是擠壓性圍巖隧洞，但支護變形較小，施工較為順當。740m13MPa，圍巖為千枚巖、片麻巖、含糜稜巖的片巖綠泥石等，抗壓強度為1.2～2.9MPa。為防止大變形，設計時承受了強大的初期支護系統(tǒng)：厚20～25cm噴混凝土；可縮式@75鋼架；6m長的@125cm(巖層走向與隧洞平行且有地下水)20～35cm的支護位移，變形初速4～6cm/d11.5cm/d9～12m的長錨桿后，使5cm/d420m。惠那山(Enasan)隧洞惠那山隧洞為雙洞隧洞，在日本中心大路的兩宮線上。Ⅰ號隧洞先197588300m，是雙向行駛的大路隧洞。后由于交通量的增加，1978年開工修建其次座隧洞，即Ⅱ號隧洞，該隧洞全8635m1985年建成。這兩座隧洞平行，通過的地層是一樣的，其400m的長平澤斷層格外脆弱，為風化的變質(zhì)角頁巖(已粘土化)1.7～4.0MPa400m。特別使人感興趣的是，為通過這同一條斷層，Ⅰ號隧洞承受剛性支護，而Ⅱ號隧洞承受奧法的柔性支護，從而可進展效果比照。40.8m間距安設重型鋼架(H250)并輔以襯板，先后澆注二層模筑混凝土。由于變形很快而且數(shù)值大，鋼架被大量破壞，因此在澆注其次層混凝土時又補充了H200鋼架(@0.8m)。值得留意的是，雖然模筑混凝土襯砌總厚1.2m，而且參加了大量的重型鋼架，襯砌仍舊發(fā)生了大規(guī)模的開裂，最終不得不用鋼纖維加筋混凝土來反復修補。吸取了Ⅰ號隧洞的教訓后，Ⅱ號隧洞承受奧法柔性初期支護。其特點是：承受長錨桿(6m9～13.5m)；預留變形量(50cm30cm)；鋼纖維噴混凝土(25cm)及可45cm5，最終發(fā)生20～25cm,56cm，說明長錨桿發(fā)揮了作用。4惠那山Ⅰ號隧洞剛性支護示意(單位:cm)5惠那山Ⅱ號隧洞初期柔性支護示意雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告中國中國京振沖工程股份家竹箐隧洞(單線鐵路隧洞)，以高瓦(Rb=1.7MPa)，且地應力較高(16.09MPa)390m長的地段內(nèi)產(chǎn)生了大變形，洞壁位移60～段對大變形缺乏推斷有關，當時國內(nèi)對高地應力擠壓性圍巖尚缺乏生疏，以為只是一般的脆弱地層，故只承受了一般標準的初期支護(這一點和陶恩隧洞相像)。施工中的變更設計是：改善洞形，加大邊墻曲率；45cm(拱)25cm(墻)；8m(4～7m)；(20cm15cm)，設三道縱縫；(5)鋼架改為U29可縮式；(6)55cm鋼纖維配筋混凝土(主要受力構造)，內(nèi)層為25cm鋼纖維混凝土(安全儲藏)，兩層之間為HDPE瓦斯隔離層。木柵隧洞木柵隧洞位于臺灣北部其次高速大路上，隧洞穿越臺北市南郊的木(150m2)。該隧洞在通過潭150cm70cm。75m，與隧洞斜交，大變形地段長205m。由于初期僅承受常規(guī)的錨噴支護，故產(chǎn)生了嚴峻的大變形。該隧洞變形整治有一個特色，即應用了長大預應力錨索(6)15～17m50t，9m中鐵十三局集團

聯(lián)合體 17雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告中鐵十三局集團中國京振沖工程股份中鐵十三局集團中國京振沖工程股份18聯(lián)合體巖，而強大的錨索及錨桿使隧洞趨于穩(wěn)定。6臺灣木柵隧洞預應力錨索示意TBM引水隧洞TBM法施工圍巖變形掌握標準引水隧洞TBM2圍巖條件變形掌握標準備注巖組圍巖條件變形掌握標準備注巖組m1T2z雜谷腦組大理巖<1500圍巖類別Ⅱ/ⅡbⅢⅢbⅣⅡ/ⅡbⅢⅢbⅣⅡbⅢ1121Ⅱb類圍巖為由于巖的洞段；T2z雜谷腦組大理巖11500～2023231.5Ⅲb類圍巖為由于類圍巖的洞段；T1綠泥石片巖1200～15003雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告中國中國京振沖工程股份T1砂板巖T2b白山組大理巖T2y鹽塘組大理巖T2y鹽塘組大理巖

1500～20231500～25001500～2023<1500

Ⅳb類圍巖為由于Ⅳ類圍巖的洞段；Ⅴb類圍巖為由于Ⅴ類圍巖的洞段；半徑〔或跨度〕之比Ⅳ4Ⅱ/ⅡⅣ4Ⅱ/Ⅱb1Ⅲ2Ⅳ3Ⅱ/Ⅱb1Ⅲ2Ⅲb2Ⅳb2Ⅴb2Ⅳ3Ⅱ/Ⅱb1Ⅲ1Ⅲb2Ⅳb2Ⅳ3Ⅱ/Ⅱb1Ⅲ1Ⅲb1Ⅳ2相比鉆爆法而言削減了對圍巖的震驚和擾動；二是斷面外形呈圓形，開挖斷面規(guī)章，應力分布均勻。但對于其對軟巖也有其劣勢，主要是其對TBM設備而言，主要有以下幾種掌握技術。加強地質(zhì)預報中鐵十三局集團

聯(lián)合體 19雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告中國京振沖工程股份中國京振沖工程股份超前地質(zhì)預報為TBM包括隧洞圍巖描述、水文地質(zhì)監(jiān)測、施工地質(zhì)測繪、圍巖變形監(jiān)測、圍巖類別判別、儀器現(xiàn)場量測、不良地質(zhì)體預報及相應的地質(zhì)、測試資料分析和成果整理等工作，并準時供給超前地質(zhì)預報成果資料。TBM法超前地質(zhì)預報工作實施特點超前地質(zhì)預報工作主要是對圍巖及水文地質(zhì)條件進展監(jiān)測、對不良地質(zhì)體進展預報，準時獵取現(xiàn)場第一手地質(zhì)資料和儀器測試數(shù)據(jù)，是地TBM掘進施工相互干擾、又相輔相成。因此，進展超前地質(zhì)預報的地質(zhì)工程師要在充分了解前期地質(zhì)工作的根底上，對隧洞的工程及水文地質(zhì)條件進展認真的調(diào)查，時時跟進TBMTBM檢修維護的空隙時間里準時的進展儀器測試，保證采集的資料、數(shù)據(jù)準確無誤，并盡快供給分析成果，為圍巖支護和不良地質(zhì)體的超前處理供給依據(jù)。超前地質(zhì)預報工作工程和內(nèi)容超前地質(zhì)預報工作包括：隧洞圍巖描述、圍巖監(jiān)測、水文地質(zhì)監(jiān)測、施工地質(zhì)測繪、圍巖類別判別等常規(guī)地質(zhì)預報和超前地質(zhì)勘探、超前儀器現(xiàn)場量測、不良地質(zhì)體長距離預報等超前地質(zhì)預報，以及相應的地質(zhì)、測試資料分析和成果整理等工作。⑴常規(guī)地質(zhì)預報是指：對已開挖洞段準時進展地質(zhì)編錄、測繪、取樣及試驗，依據(jù)圍巖的風化、裂隙發(fā)育狀況及開挖石渣的粒徑、外形PH值、導電性等條件，預報掌子面前方未開挖地段的地質(zhì)狀況、可能消滅的不良地質(zhì)體及圍巖類別。TBM掘進時患病未知的不良地質(zhì)體而中鐵十三局集團

聯(lián)合體 20進展的超前地質(zhì)勘察、超前勘探鉆孔、超前儀器測試等，對隧洞掌子面前方長距離范圍內(nèi)的不良地質(zhì)體進展預報。所承受的主要手段為：地面地質(zhì)推測、超前鉆孔、地質(zhì)雷達測試、地震波超前測試等，然后將采集的數(shù)據(jù)進展整理，從而對不良地質(zhì)體可能被提醒的位置進展預報。超前3。3地質(zhì)超前預報的主要工作內(nèi)容表序序主要工作內(nèi)容說明號不良地質(zhì)及災難預報掌子面前方肯定范圍內(nèi)有無突(涌)1地質(zhì)預報水、突泥以及巖爆等不良地質(zhì)狀況，并查明其范圍、規(guī)模、性質(zhì)，提出施工措施或建議；2水文地質(zhì)預報預報洞內(nèi)突涌水量的大小及其變化規(guī)律，并評價其對環(huán)境地質(zhì)、水文地質(zhì)的影響；斷層及其裂開帶3的預報預報斷層的位置、寬度、產(chǎn)狀、性質(zhì)、充程度，提出施工對策；圍巖類別及其4穩(wěn)定性預報預報掌子面前方的圍巖類別與設計是否吻整支護類型、確定二次襯砌時間的建議等；5有害氣體的預報推測隧洞內(nèi)有害氣體含量、成分及動態(tài)變化。超前地質(zhì)預報TBM法施工引水隧洞施工過程中的地質(zhì)預報承受多種預報手段相結(工程地質(zhì)法)〔長距離、50m~200m)超前地質(zhì)預報(TSPHSP技術及超前鉆探)、短期〔0~50m〕超前地質(zhì)預報(Beam測試、超前鉆探、超前導洞中鐵十三局集團

聯(lián)合體 21雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告中鐵十三局集團中國京振沖工程股份中鐵十三局集團中國京振沖工程股份22聯(lián)合體及閱歷法等)進展不良地質(zhì)體災難的超前預報。TBMBeam測試與掘進同時進展，并將預報信息適時傳輸至工程信息治理系統(tǒng)。預報成果應在工程地質(zhì)分析的根底上，結合儀器預報成果，進展綜合分析后提出。在施工期間，通過現(xiàn)場三級預報信息反響，以提高信息解譯精度，經(jīng)綜“先探后掘”的原則，以避開地質(zhì)災難的發(fā)生，確保引水隧洞的安全施工。斷層及裂開帶的預報內(nèi)容和方法內(nèi)容：預報斷層的位置、寬度、產(chǎn)狀、性質(zhì)、充填物的狀態(tài)，是否為充水斷層，并推斷其穩(wěn)定程度。方法：本工程承受宏觀預報法推測全洞段的斷層及裂開帶位置TSP/HSPBeam法進展斷層及裂開帶的短期預報，承受超前鉆探及閱歷法準確推測斷層及裂開帶位置和規(guī)模。地應力釋放60～80mm10m的鉆孔，釋放巖體中的高構造應力，同時向巖體高壓均勻注水。此方法可以通過三方面的作用防治巖爆，一是可以釋放應變能，并將最大切向應力向圍巖深部轉(zhuǎn)移；二是高壓注水的楔劈作用可以軟化、降低巖體的強度；三是高壓注水產(chǎn)生了的張裂隙，并使原有裂隙連續(xù)擴展，從而降低了巖體儲存應變能的力量。超前加固結合TBM的特點,利用掘進機本身自帶的超前地質(zhì)鉆機施作超前預加固圍巖,,分別考察隧洞埋深、注漿加固環(huán)力學特性和厚度、斷層材料的力學特性等對隧洞變形穩(wěn)定的影響狀況,探究大斷層區(qū)注漿的加固規(guī)律。主要是承受高壓注漿錨桿、超前小導管等加固圍巖，以改善支護構造的受力條件，限制其過大變形掘進支護措施斷層帶圍巖受構造影響嚴峻，圍巖裂開、穩(wěn)定性極差，在TBM設嚴峻時很簡潔造成拱架失穩(wěn)、變形。⑴TBM設備掘進至斷層裂開帶時，由于掌子面四周的圍巖裂開、松轉(zhuǎn)動刀盤進展掘進開挖出渣，否則，會造成刀盤前部更大范圍坍塌，形成空穴，而一旦形成刀盤前部的空洞，處理起來困難更大，而且會延誤工期。⑵首先承受人工噴錨，準時封閉圍巖，對不同圍巖條件的地段，噴混凝土的厚度要準時調(diào)整，確保圍巖變形受到掌握和主機撐靴不會撐跨圍巖，監(jiān)控量測準時反響，假設拱頂下沉仍得不到掌握，補噴混凝土或加密拱架支撐等一系列增加支護措施。⑶對坍塌區(qū)用鐵皮封堵，噴混凝土封閉，準時快速灌注混凝土，對范圍大且坍塌于護盾上的坍腔回填時，為削減等強時間，提高工效，在混凝土中參加適量速凝劑〔速凝劑量適中，以保證混凝土有肯定的流淌性，以確保坍腔回填密實。⑷拱架安裝肯定要保證豎直，間距符合要求，螺栓擰緊，隧洞清底要徹底，以保證鋼拱架緊貼仰拱。⑸假設鋼拱架受壓變形準時用型鋼加固，其連接要結實，底部兩邊打⑹對圍巖裂開區(qū)和滲水區(qū)，打入注漿錨桿，用濃度為36Be的水玻0.8～1.0的水泥漿加固圍巖，填充空隙。⑺準時調(diào)整設備的技術參數(shù)，降低對巖面的承壓力，削減擾動，保護250bar70％以上，以供給最大的支撐反力和扭矩。由于斷層裂開帶處圍巖整體性和穩(wěn)定性較差，可能伴隨大型坍塌，為削減對巖體的破壞，此時不再使用側(cè)向撐靴，而用后支撐頂推行走，承受較低的刀盤轉(zhuǎn)速，從而掌握刀盤的推動速度，掘進速度也隨即降低。多重支護、分次施作。分重支護、分次施作對有效掌握圍巖加固圍巖，開挖后馬上初噴4～5cm厚混凝土，封閉巖面，然后架立鋼架、施作系統(tǒng)錨桿，復噴混凝土至一次噴射厚度，通過現(xiàn)場監(jiān)測，再進展二次噴混凝土支護，通過施工監(jiān)測，假設覺察二次混凝土噴層開裂或變形速度特別進展柔性錨索或進展混凝土噴層補強，最終實現(xiàn)有效掌握圍巖變形，確保支護構造安全的目的。錨桿加長支護：依據(jù)實際狀況承受一般螺紋錨桿、摩擦錨桿、水脹式錨桿、錐形錨桿或機械漲殼式預應力中空注漿錨桿，錨桿均需帶墊板，梅花型布置，增加機錨桿的數(shù)量。錨桿以6—8m為宜。加強監(jiān)控量測針對高地應力斷層裂開帶的主要監(jiān)測內(nèi)容包括以下局部：⑴圍巖變形：承受全站儀及圍巖收斂分析軟件，進展施工期全程圍巖收斂變形監(jiān)測；在圍巖內(nèi)鉆孔埋設多點變位計，觀測圍巖松動區(qū)，校核圍巖灌漿深度。⑵圍巖應力監(jiān)測：在圍巖內(nèi)鉆孔埋設巖石應力計，觀測圍巖應力的變化狀況。⑶襯砌及支護構造受力監(jiān)測：設置觀測錨桿布置錨桿應力計，觀測錨桿受力并檢驗錨桿參數(shù)；在噴混凝土襯砌段，在第一次噴混凝土外表設置應變計組，觀測噴混凝土應力狀況；在鋼筋混凝土襯砌內(nèi)布置鋼筋計、應變計，檢驗混凝土支護設計參數(shù)和施工方法。⑷外水壓力監(jiān)測：在圍巖內(nèi)鉆孔埋設滲壓計，鉆孔深度深入圍巖固圈以外。隧洞缺陷監(jiān)測：承受分布式光纖裂縫傳感器實現(xiàn)構造裂縫、巖體裂縫和圍巖區(qū)域性破壞和大范圍連續(xù)、定量監(jiān)測。圍巖松動圈監(jiān)測：承受單孔聲波測試方法，測定圍巖聲波速度及其變化趨勢，判定隧洞圍巖松弛厚度。50m～100m1個觀測斷面，具體布置依據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)狀況確定。TBM施工洞段由于設備布置的緣由，收斂測點按3測點3測線布置〔圖7；雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告中國中國京振沖工程股份7TBM對于侵限變形的處理措施當隧洞變形過大，導致斷面小于設計斷面時，必需對縮小后的斷面進展處理。處理的流程為周邊圍巖灌漿加固——預留沉降、跳槽擴挖——重支護——適時襯砌。適時襯砌當隧洞開挖并釋放局部位移后，提高襯砌剛度并適當提前施作二次襯砌，以掌握圍巖的過大變形。施作二次襯砌后，由于剛性二次襯砌限制了圍巖隨時間進展的變形，二次襯砌同樣受到來自圍巖的壓力，隨著時間的推移，一二次襯砌所承受的圍巖流變壓力也會不斷的增加。所以襯砌的時機要把握好，既給圍巖應力釋放的時間和空間，又要防止消滅塌方掉塊。鉆爆法高地應力軟巖大變形掌握措施由于本工程引水隧洞斷層多〔主要的有30條對鉆爆法施工中遇到的高地應力軟巖變形進展防治格外必要。引水隧洞鉆爆法施工圍巖變形掌握標準中鐵十三局集團

聯(lián)合體 26雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告中鐵十三局集團中國京振沖工程股份中鐵十三局集團中國京振沖工程股份27聯(lián)合體4表4 本工程鉆爆法施工圍巖變形掌握標準變形掌握標圍巖條件 備注準巖組 隧洞埋深m 圍巖類別Ⅱ/Ⅱb

%1T2z雜谷腦組大理巖T2z雜谷腦組大理巖

<15001500～2023

ⅢⅢbⅣⅡ/ⅡbⅢⅢbⅣⅡb

11211231.5

Ⅱb類圍巖為由于稍微巖爆降級為Ⅱ類圍巖的洞段；Ⅲb類圍巖為由于猛烈?guī)r爆降級為ⅢT1綠泥石片巖 1200～1500 ⅢⅣ

3 類圍巖的洞段；4Ⅳb類圍巖為由于T1砂板巖T2b白山組大理巖T2y鹽塘組大理巖

1500～20231500～25001500～2023

Ⅱ/ⅡbⅢⅣⅡ/ⅡbⅢⅢbⅣbⅤbⅣⅡ/ⅡbⅢ

1稍微巖爆降級為Ⅳ類圍巖的洞段；Ⅴb類圍巖為由于稍微巖爆降級為Ⅴ類圍巖的洞段；2圍巖應變率是指圍2 巖最大變形與隧洞半徑〔或跨度〕之比11雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告中國中國京振沖工程股份ⅢⅢbⅣbⅣⅡ/ⅡbT2y鹽塘組大理巖Ⅲ<1500ⅢbⅣ2231112鉆爆法高地應力軟巖大變形防治措施加強地質(zhì)預報引水隧洞施工過程中的超前地質(zhì)預報承受多種預報相結合的綜合預報方法，建立宏觀超前地質(zhì)預報(工程地質(zhì)法)、長期〔長距離)超前地質(zhì)預報(工程地質(zhì)法、TSP探測、HSP測試及超前鉆探)、短期〔短距離〕超前地質(zhì)預報(CT測試、超前鉆探、超前導洞及閱歷法等)的三級預報預警機制，構成引水隧洞施工的地質(zhì)綜合預報體系，對巖石斷層裂開帶進展的超前預報。超前預支護和加固承受超前小導管做為超前預支護，施做超前小導管留意以下事項：3～5cm厚混凝土封閉掌子面作為止?jié){墻，為注漿作好預備工作；其次，準確測量隧洞中心線和高程，并按設計標出導管的位置，誤差滿足標準要求；第三，用儀器測出隧洞中心面，隨時檢查鉆孔或推動導管的方向，以掌握外插角到達設計的標準；第四，施工挨次為從兩側(cè)拱墻向拱頂進展，為提前注漿留好作業(yè)空間。超前預注漿承受帷幕注漿，注漿承受雙液注漿，承受漿液攪拌器制漿。為防止?jié){液從其他孔眼溢出，注漿前對全部孔眼安裝止?jié){塞，注漿中鐵十三局集團

聯(lián)合體 28雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告雅礱江錦屏二級水電站引水隧洞工程投標文件高地應力軟巖大變形掌握技術爭論專題報告中鐵十三局集團中國京振沖工程股份中鐵十三局集團中國京振沖工程股份29聯(lián)合體挨次從兩側(cè)拱腳向拱頂。由于巖體孔隙不均勻，考慮環(huán)形開挖的便利，同時要到達固結裂開松散巖體的目的，保證開挖輪廓線外環(huán)狀巖體的穩(wěn)定，形成有肯定強度及密實度的殼體，特別是確保兩側(cè)拱腳的注漿密實度和承載力，實行注漿終壓和注漿量雙控注漿質(zhì)量，拱腳的注漿終壓高于拱腰至拱頂。通過現(xiàn)場試驗確定拱腳終壓、拱腰終壓范圍和拱頂終壓值。注漿時相鄰孔眼需間隔開，不能連續(xù)注漿，以確保固結效果，又到達掌握注漿量的目的。臺階法開挖方法臺階法作為一種地質(zhì)適應性最強和大型設備快速施工要求的開挖方法，對本工程引水隧洞斷層裂開帶施工具有其適應性。與其它開挖方式相比較，臺階法更具敏捷性。① 它關心工法相結合，使用范圍廣。② 封閉時間的調(diào)整，尤其適用于軟硬不均的地層進展快便的施工參數(shù)調(diào)整。③ CDCRD法相比，適應大型設備的快速施工，各部施工干擾小，節(jié)約材料，具有較好的經(jīng)濟性。④ 度。⑤ 便于爆破施工作業(yè)，爆破開挖效果簡潔掌握等。為避開圍巖開挖發(fā)生過度變形，盡快完成初期支護封閉，削減多工序轉(zhuǎn)換，鉆爆法洞斷開挖擬承受三臺階同時爆破的施工方法，實行平行穿插作業(yè)，整體推動。上、中層臺階長度掌握在5m以內(nèi)，仰拱開挖掌25m50m。三步臺階同時爆破的主要特點是仰拱開挖