不良地质条件施工幻灯片课件.ppt

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1、贵广铁路隧道贵广铁路隧道0不良地质条件施工贵广铁路隧道贵广铁路隧道1 在隧道施工中，往往会遇到断层破碎带、富水软岩及大量涌水地段，这些地段往往不是单独出现，不少情况是同时存在的。因此三者之间既有联系，又各有特点，其施工措施也是既有共性，又各有侧重。l 富水断层破碎围岩概况富水断层破碎围岩概况贵广铁路隧道贵广铁路隧道2 断层破碎带是常见的不良地质段，断层带内岩体破碎，呈块石、破碎或角砾状，甚至呈断层泥，岩体强度低，围岩自稳能力差，施工困难。其施工难度取决于断层的性质、断层破碎带的宽度、填充物、含水性和断层本身的活动性以及隧道轴线和断层构造线方向的组合关系等因素。l 富水断层破碎围岩概况富水断层破

2、碎围岩概况（一）断层破碎带（一）断层破碎带贵广铁路隧道贵广铁路隧道3 隧道轴线接近于垂直构造线方向时，断层规模较小，破碎带不宽，且含水量较小时，条件比较有利可随挖随撑。当隧道轴线斜交或者平行于构造方向时，则隧道穿过破碎带的长度增大，施工难度大。见下页图。l 富水断层破碎围岩概况富水断层破碎围岩概况（一）断层破碎带（一）断层破碎带贵广铁路隧道贵广铁路隧道4l 富水断层破碎围岩概况富水断层破碎围岩概况（一）断层破碎带（一）断层破碎带隧道中线与断层带的位置隧道中线与断层带的位置贵广铁路隧道贵广铁路隧道5 富水软岩是指各类土质、软岩、极严重的风化的各种岩层、极软弱破碎的断层带以及堆积、坡积层，在富含地

3、下水的情况下，岩体强度很低，自稳能力极差的围岩。施工难度极大，俗称“烂洞子”。l 富水断层破碎围岩概况富水断层破碎围岩概况（二）富水软岩（二）富水软岩贵广铁路隧道贵广铁路隧道6 大量涌水也是常见的不良地质现象。在雨量充沛和地下水丰富的地区，隧道穿过断层破碎带、裂隙密集带、不同岩层接触带或岩溶发育地段时，施工中往往会发生地下水和承压水大量涌出的现象。典型隧道：渝怀线圆梁山隧道、兰武线乌鞘岭隧道。l 富水断层破碎围岩概况富水断层破碎围岩概况（三）大量涌水（三）大量涌水贵广铁路隧道贵广铁路隧道7l 富水断层破碎围岩概况富水断层破碎围岩概况（三）大量涌水（三）大量涌水乌鞘岭隧道乌鞘岭隧道7号斜井洞内涌

4、水号斜井洞内涌水 贵广铁路隧道贵广铁路隧道8 对于富水软弱破碎围岩隧道，设计一般根据地表探测和少量的地质钻孔，来推断地下深处的隧道地质条件，往往与实际地质条件存在差异。因此，准确预报施工掌子面前方的地质条件就非常必要，应把地质超前预报作为一个工序纳入生产过程。l 富水断层破碎围岩施工富水断层破碎围岩施工（一）超前地质预报（一）超前地质预报贵广铁路隧道贵广铁路隧道9 地质预报方法主要有：钻孔超前探测；超前地质导坑；地震波、声波、地质雷达等物理探测。l 富水断层破碎围岩施工富水断层破碎围岩施工（一）超前地质预报（一）超前地质预报贵广铁路隧道贵广铁路隧道10重点预报内容：开挖面前方的地质情况；围岩整

5、体性、断层、软弱破碎带在前方的位置和对施工的影响；地下水活动情况等。l 富水断层破碎围岩施工富水断层破碎围岩施工（一）超前地质预报（一）超前地质预报贵广铁路隧道贵广铁路隧道11 地下水处理原则：以堵截为主，排引为辅。堵截地下水方法：一类是整个富水段注浆止水，加固围岩，相当于提高围岩等级；如深孔劈裂、挤压注浆。一类沿隧道开挖轮廓线以外进行环形注浆，形成止水帷幕，防止或减少地下水进入开挖面；如浅孔注浆、管棚注浆、小导管注浆等。排水辅助措施：导坑、钻孔；目的是排水降压。l 富水断层破碎围岩施工富水断层破碎围岩施工（二）注浆堵水并加固围岩（二）注浆堵水并加固围岩贵广铁路隧道贵广铁路隧道12 虽地层经注

6、浆加固，为确保施工安全，一般在开挖前采用超前支护，如超前锚杆、超前小导管等；地下水较大的隧道，开挖前采取排水降压措施，排水主要采用钻孔，钻孔深度应超出注浆范围。l 富水断层破碎围岩施工富水断层破碎围岩施工（三）开挖及支护（三）开挖及支护贵广铁路隧道贵广铁路隧道13 开挖方法视围岩稳定情况，有：台阶法、正台阶预留核心土开挖法、双侧壁导坑法。开挖手段有两种：一是非爆破开挖，如十字镐、风镐或小型挖装机开挖；二是控制爆破，如松动爆破、微振动爆破。目的是尽可能减少开挖对围岩的扰动。l 富水断层破碎围岩施工富水断层破碎围岩施工（三）开挖及支护（三）开挖及支护贵广铁路隧道贵广铁路隧道14 概 念：膨胀岩是指

7、土中粘土矿物成分主要由亲水性矿物组成，同时具有吸水显著膨胀软化和失水收缩硬裂两种特性且具有湿胀干缩往复变形的高塑性粘性土。决定膨胀性的亲水矿物质主要是蒙脱石粘土矿物。l 膨胀岩及其对隧道施工的影响膨胀岩及其对隧道施工的影响（一）膨胀岩概念（一）膨胀岩概念贵广铁路隧道贵广铁路隧道15 膨胀岩判别标准：一是间接反应岩石膨胀指标；二是定量反应岩石膨胀力学指标。l 膨胀岩和挤压性围岩膨胀岩和挤压性围岩（一）膨胀岩概念（一）膨胀岩概念项目指标极限膨胀力（Pmax）100kPa极限膨胀率（max）3%干燥饱和吸水率（Rdw）10%自由膨胀率（Fs）30%矿物质成分（蒙脱石、伊利石含量）15%贵广铁路隧道贵

8、广铁路隧道16 膨胀岩分级：按膨胀性的大小进行分级。l 膨胀岩和挤压性围岩膨胀岩和挤压性围岩（一）膨胀岩概念（一）膨胀岩概念项目极限膨胀力(kPa)极限膨胀率(%)干燥饱和吸水率(%)自由膨胀率(%)弱膨胀岩10030031510303050中膨胀岩300500153030505070强膨胀岩500305070贵广铁路隧道贵广铁路隧道17 由于膨胀性岩层所具有的特征，在隧道开挖后不久即产生膨胀性压力，往往发生如下一些现象：风化迅速，挖出的土石块很快酥散；坑道顶部及两侧常被挤压，底部隆起；随着时间的增长，支撑、衬砌往往发生严重的变形或破坏。l 膨胀岩和挤压性围岩膨胀岩和挤压性围岩（二）膨胀岩对隧

9、道施工的危害（二）膨胀岩对隧道施工的危害贵广铁路隧道贵广铁路隧道18 围岩普遍开裂 洞室下沉 围岩膨胀突出和坍塌 隧道底部隆起 衬砌变形和破坏l 膨胀岩和挤压性围岩膨胀岩和挤压性围岩（二）膨胀岩对隧道施工的危害（二）膨胀岩对隧道施工的危害贵广铁路隧道贵广铁路隧道19 挤压性围岩是高地应力作用下的软岩。挤压性软弱围岩在高地应力作用下发生挤压大变形及破坏的特征不仅受围岩本身力学性质的影响，还与初始应力场状况及工程因素有关。l 挤压性围岩挤压性围岩（一）概念（一）概念贵广铁路隧道贵广铁路隧道20 变形量大 变形速率快 变形持续时间长 l 挤压性围岩挤压性围岩（二）挤压性围岩隧道变形特征（二）挤压性围

10、岩隧道变形特征贵广铁路隧道贵广铁路隧道21 认真实施设计文件提出的技术要求 对围岩压力及变形情况认真量测，分析其规律 探明地下水分布规律，确定水对施工的影响 根据现场情况，采取相应的施工措施，实施动态管理。l 膨胀岩和挤压性围岩隧道施工膨胀岩和挤压性围岩隧道施工（一）加强调查，量测围岩的压力和流变特性（一）加强调查，量测围岩的压力和流变特性贵广铁路隧道贵广铁路隧道22 尽量减少对围岩扰动和防止水的浸湿为原则 宜采用非爆破开挖，如风镐、小型挖装机 尽可能缩短围岩暴露时间，及时支护 开挖方法宜不分部或少分部 l 膨胀岩和挤压性围岩隧道施工膨胀岩和挤压性围岩隧道施工（二）合理选择施工方法（二）合理选

11、择施工方法贵广铁路隧道贵广铁路隧道23 开挖后及时喷射混凝土，封闭和支护围岩 有地下水渗流隧道，采取切断水源并加强洞壁与坑道防、排水措施，防止施工积水对围岩浸湿 局部渗流，可采用注浆堵水阻止地下水l 膨胀岩和挤压性围岩隧道施工膨胀岩和挤压性围岩隧道施工（三）防止围岩湿度变化（三）防止围岩湿度变化贵广铁路隧道贵广铁路隧道24 喷锚支护，稳定围岩。衬砌结构及早封闭。l 膨胀岩和挤压性围岩隧道施工膨胀岩和挤压性围岩隧道施工（四）合理进行围岩支护（四）合理进行围岩支护贵广铁路隧道贵广铁路隧道25 我国是碳酸盐分布极广泛的国家，覆盖及出露的碳酸盐总面积约占我国领土面积的1/5。在岩溶地质地区形成的各种溶

12、蚀形式中，对隧道工程影响严重的主要是溶洞和暗河。介绍岩溶地质最常见的溶蚀形式和对隧道工程影响最严重的溶洞问题。l 岩溶地质岩溶地质贵广铁路隧道贵广铁路隧道26 溶洞（karst cave）是以岩溶水的溶蚀作用为主，间有潜蚀和机械塌陷作用而造成的基本沿水平方向延伸的通道。溶洞一般有死、活、干、湿、大、小几种。死、干、小的溶洞比较容易处理，而活、湿、大的溶洞处理方法则较为复杂。l 溶洞的类型及对隧道施工的影响溶洞的类型及对隧道施工的影响（一）溶洞的类型（一）溶洞的类型贵广铁路隧道贵广铁路隧道27 当隧道穿过可溶性岩层时，有的溶洞岩质破碎，容易发生坍塌；有的溶洞位于隧道底部，充填物松软且深，隧道基底

13、难于处理；有时遇到大的水囊或暗河，岩溶水或泥沙夹水大量涌入隧道。l 溶洞的类型及对隧道施工的影响溶洞的类型及对隧道施工的影响（二）溶洞对隧道施工的影响（二）溶洞对隧道施工的影响贵广铁路隧道贵广铁路隧道28 有时遇到填满饱含水分的充填物溶槽，坑道掘进至边缘时，充填物不断涌入坑道，难以遏止，甚至地表开裂下沉，山体压力剧增；有的溶洞、暗河迂回交错、分支错综复杂、范围宽广，处理十分困难。l 溶洞的类型及对隧道施工的影响溶洞的类型及对隧道施工的影响（二）溶洞对隧道施工的影响（二）溶洞对隧道施工的影响渝怀铁路板桃隧道渝怀铁路板桃隧道贵广铁路隧道贵广铁路隧道29 岩溶对隧道工程的影响主要有四个方面：洞害 水

14、害 洞顶地表沉陷 洞穴充填物及坍塌l 溶洞的类型及对隧道施工的影响溶洞的类型及对隧道施工的影响（二）溶洞对隧道施工的影响（二）溶洞对隧道施工的影响贵广铁路隧道贵广铁路隧道30 隧道在溶洞地段施工时，应根据设计文件有关资料及现场实际情况，查明溶洞分布范围、类型情况（如大小、有无水，溶洞是否在发育中，以及其充填物）、岩层的稳定程度和地下水流情况（有无长期不计来源、雨季水量有无增长）等，分别以引、堵、越、绕引、堵、越、绕等措施进行处理。l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施 贵广铁路隧道贵广铁路隧道31 当暗河和溶洞有水流时，宜排不宜堵。在查明水源流向及其与隧道位置的关系后，用暗管、涵洞、

15、小桥等设施，宣泄水流或开凿泄水洞，将水排出洞外。l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（一）引排水（一）引排水贵广铁路隧道贵广铁路隧道32 当水流的位置在隧道上部或高于隧道时，应在适当的距离外，开凿引水斜洞（或引水槽）将水位降低到隧道底部位置以下再引排。l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（一）引排水（一）引排水贵广铁路隧道贵广铁路隧道33 对已停止发育、跨径较小、无水的溶洞，可根据其与隧道的相交位置及其填充情况，采用混凝土、浆砌片石、或干砌片石予以回填封闭，根据地质情况决定是否需要加深边墙基础。l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（二）堵填（二）堵填贵广铁路

16、隧道贵广铁路隧道34l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（二）堵填（二）堵填溶洞位于隧道底部溶洞位于隧道底部贵广铁路隧道贵广铁路隧道35l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（二）堵填（二）堵填溶洞位于隧道侧面溶洞位于隧道侧面贵广铁路隧道贵广铁路隧道36l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（二）堵填（二）堵填溶洞贯穿整个隧道溶洞贯穿整个隧道贵广铁路隧道贵广铁路隧道37 当隧道拱部有空溶洞时，可视溶洞的岩石破碎程度在溶洞顶部采用锚杆或喷锚网加固，必要时可考虑注浆加固并加设隧道护拱及对拱顶进行回填处理。l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（二）堵填（二

17、）堵填贵广铁路隧道贵广铁路隧道38l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（二）堵填（二）堵填喷锚加固与浆砌（混凝土）护拱喷锚加固与浆砌（混凝土）护拱贵广铁路隧道贵广铁路隧道39 当溶洞较大、较深，可采用梁、拱跨越。但梁端或拱座应置于稳固可靠的基石上，必要时用圬工加固。隧道在不同部位遇到溶洞采取不同的跨越措施。l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（三）跨越（三）跨越贵广铁路隧道贵广铁路隧道40 当隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞，可加深该侧的边墙基础通过。l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（三）跨越（三）跨越加加深深边边墙墙基基础础贵广铁路隧道贵广铁路隧道41 当

18、隧道底部遇有较大溶洞并无流水时，可在隧道底下砌筑浆砌片石支墙，支承隧道结构，并在支墙内套设涵管引排溶洞水。l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（三）跨越（三）跨越支墙内套设涵管支墙内套设涵管贵广铁路隧道贵广铁路隧道42 当隧道边墙部位遇到较大、较深的溶洞，不宜加深边墙基础时，可在边墙部位或在隧道底以下筑拱通过。l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（三）跨越（三）跨越筑筑拱拱跨跨过过贵广铁路隧道贵广铁路隧道43 当隧道中部及底部遇有深狭的溶洞时，可加强两边墙基础，并根据情况设置桥台架梁通过。l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（三）跨越（三）跨越架梁跨过架梁跨

19、过贵广铁路隧道贵广铁路隧道44 溶洞上大下小，且有部分填充物时，可将隧道顶部的充填物清除，然后在隧道底部标高以下设置钢筋混凝土横梁及纵梁，横梁两端嵌入岩层。l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（三）跨越（三）跨越钢筋混凝土横梁及纵梁钢筋混凝土横梁及纵梁贵广铁路隧道贵广铁路隧道45 在岩溶区施工，个别溶洞处理耗时且困难时，可采取迂回导坑绕过溶洞，继续进行隧道施工，并同时处理溶洞，以节省时间，加快施工进度。绕行开挖时，应防止洞壁失稳。l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（四）绕行施工（四）绕行施工贵广铁路隧道贵广铁路隧道46 埋深较深的隧道工程，在高应力、脆性岩体中，由于施

20、工爆破扰动原岩，岩体受到破坏，使掌子面附近的岩体突然释放出潜能，产生脆性破坏，这时围岩表面发生爆裂声，随之有大小不等的片状岩块弹射剥落出来，这种现象称之为岩爆。l 岩爆及其防治措施岩爆及其防治措施（一）岩爆的概念（一）岩爆的概念贵广铁路隧道贵广铁路隧道47 常见的岩爆以顶部或拱腰部位为多。图中阴影部分表示即将暴落的岩片，断续线条代表岩片在脱落之前岩体产生的裂缝。“A”“B”，表示即将暴落的岩块。l 岩爆及其防治措施岩爆及其防治措施（一）岩爆的概念（一）岩爆的概念贵广铁路隧道贵广铁路隧道48岩爆在未发生前并无明显的预兆。岩爆时，岩块自洞壁围岩母体弹射出来，一般呈中厚边薄的不规则片状。岩爆发生的地

21、点，多在新开挖工作面及其附近，个别的也有距新开挖面较远处。l 岩爆及其防治措施岩爆及其防治措施（二）岩爆的特点（二）岩爆的特点贵广铁路隧道贵广铁路隧道49地层的岩性条件和地应力大小是产生岩爆与否的两个决定性因素。能量的观点：岩爆的形成过程是岩体中的能量从储存在释放直到最终使岩体破坏而脱离母岩的过程。岩爆是否发生的条件：岩体中是否储存足够能量、是否具有释放能量的条件、及能量释放的方式。l 岩爆及其防治措施岩爆及其防治措施（三）岩爆产生的条件（三）岩爆产生的条件贵广铁路隧道贵广铁路隧道50防止岩爆的措施：一、强化围岩。如喷射混凝土、锚杆加固、喷锚支护、钢支撑网喷联合、紧跟衬砌混凝土。二、弱化围岩。

22、如注水、超前预裂爆破、排孔法、切缝法。l 岩爆及其防治措施岩爆及其防治措施（四）岩爆防治的措施（四）岩爆防治的措施贵广铁路隧道贵广铁路隧道51 一般来说，地温超过30度，称为高地温。隧道越长，埋深越大，高地温越严重。地温随隧道埋深而升高，埋深小于1000m时，地温起伏不大；当大于1500m时，埋深增加地温急剧升高。岩体温度达到35度，湿度达80%时，高地温就非常严重。l 高地温隧道高地温隧道（一）高地温的产生（一）高地温的产生贵广铁路隧道贵广铁路隧道52 恶化施工环境，严重威胁施工人员健康和安全；影响施工材料的选取，如耐高温炸药、止水带、排水盲管及防水板等；产生的附加温度应力可能引起衬砌开裂，

23、对衬砌结构的耐久性不利；高温导致隧道内机械设备的工作条件恶化，效率降低，故障增多。l 高地温隧道高地温隧道（二）高地温对隧道的不利影响（二）高地温对隧道的不利影响贵广铁路隧道贵广铁路隧道531、通风降温、通风降温 增大通风量，则气流温度大幅度下降，并且该温度的下降程度在通风量达到一定量时有急剧加快之势，如果风量再增加则气流温度的下降又逐渐缓慢下来。热害不太严重的情况下，加大风量降低作业区段环境温度是有效的。l 高地温隧道高地温隧道（三）高地温隧道施工应对措施（三）高地温隧道施工应对措施贵广铁路隧道贵广铁路隧道542、个体防护、个体防护 个体防护的主要措施是工人穿冷却服，冷却服的工作介质有干冰、

24、压缩空气、冷水等。在分散的高温作业地点，不便采取集中降温措施时，可采用个体防护措施。l 高地温隧道高地温隧道（三）高地温隧道施工应对措施（三）高地温隧道施工应对措施贵广铁路隧道贵广铁路隧道553、减少热源、减少热源 隧道内热源包括：围岩散热、机电设备散热、矿物氧化放热等。对于高地温隧道，主要是围岩散热 可通过在隧道壁面涂敷一层隔热材料或能降低隧道壁面与空气热传导系数的物质，来减少原岩对空气的放热量。l 高地温隧道高地温隧道（三）高地温隧道施工应对措施（三）高地温隧道施工应对措施贵广铁路隧道贵广铁路隧道564、人工制冷降温、人工制冷降温 以上几种措施不能消除热害，或技术经济效果不佳时，才采取人工

25、制冷降温。制冷有两种：独立移动式制冷机，在工作面局部制冷 大型制冷机安装在洞口，集中固定制冷送进隧道l 高地温隧道高地温隧道（三）高地温隧道施工应对措施（三）高地温隧道施工应对措施贵广铁路隧道贵广铁路隧道57 放射性物质的特点就是不断地释放出射线，产生辐射照射。当人体接受的放射剂量超过一定值时，人体的机能就要受到损伤，它的危害程度与放射性质、强度、距离和人体吸收辐射率、收照时间有关。l 放射性地段施工放射性地段施工（一）放射性物质特点（一）放射性物质特点贵广铁路隧道贵广铁路隧道58 隧道开挖及爆破产生含矿粉尘对隧道内空气的污染 开挖后裸露的岩石及裂隙水中逸出的氡气及氡子体对空气的污染 围岩中矿

26、石射线对施工人员的外照射 放射性物质造成的表面污染l 放射性地段施工放射性地段施工（二）放射性物质的影响（二）放射性物质的影响贵广铁路隧道贵广铁路隧道59 对有害物质进行监测：氡气、氡子体浓度 辐射剂量率测定 废渣的放射性监测 氡气析出率监测l 放射性地段施工放射性地段施工（三）施工期间放射性地段的施工防护（三）施工期间放射性地段的施工防护贵广铁路隧道贵广铁路隧道60 对施工中在隧道周边发现的局部零星的小块铀矿石，立即进行清除并采用素混凝土充填，及时喷射混凝土 对开挖出的少量铀矿石，用非矿石石碴在弃碴场就地集中掩埋，并在弃碴场四周设排水沟l 放射性地段施工放射性地段施工（三）施工期间放射性地段

27、的施工防护（三）施工期间放射性地段的施工防护贵广铁路隧道贵广铁路隧道61 在施工中遇到的含有微量放射性物质的地下水及时排出洞外，并教育职工不能用此水冲凉、洗衣服，更不能冲洗蔬菜或引用 严禁在洞内放射性物质浓度高的地段吸烟、吃东西和引水等。l 放射性地段施工放射性地段施工（三）施工期间放射性地段的施工防护（三）施工期间放射性地段的施工防护贵广铁路隧道贵广铁路隧道62 施工人员在施工时必须佩戴防尘口罩，口罩中的活性炭定期更换 适当注意营养保健并定期进行健康检查等。l 放射性地段施工放射性地段施工（三）施工期间放射性地段的施工防护（三）施工期间放射性地段的施工防护贵广铁路隧道贵广铁路隧道63此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢