分水关隧道F1断层破碎带施工方法比选.pdf

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分水关隧道断层破碎带施工方法比选
刘晓宝
中铁十五局集团第四工程有限公司河南郑州
【摘要】根据分水关隧道断层破碎带的工程特点,分别采用法和三台阶法时所产生的不同施工效应进行了对比分析,同时结合
工程造价、施工组织难易程度以及施工速度等因素,对本隧道合理的施工方法进行了充分论证和优选,以确保隧道施工安全和洞室稳定。
【关键词】断层破碎带;超前地质预报;计算模拟
.
分水关隧道位于温福铁路闽浙两省交界处。隧道全长,
,为..围岩变形隧道施工结束后围岩水平变形见图,围岩竖向
。分水关隧变形见图。
道穿越三处较大断层。其中断层带宽度为~,断层影响宽度约
。沿断层带剥蚀较强烈,地貌形态基本为沟谷,断层与分水关隧道
呈小角度斜交,属高角度压扭性断层,以扭为主。采用进行超
前地质预报预测,断层及其影响带,~段围岩
级别为Ⅳ级,局部为Ⅳ级偏弱,该段小型节理发育,,
,节理面光滑平整,无充填,张开度小,有明显错动,局部可见压性擦
痕,随着掘进可能在~间地下水量较大,与
大型结构面重合,为地下水的流动提供了通道。图三台阶施工时地层拳平位移云图囝三台阶施工时地层竖向立移云图
.计算模拟
、施工方法、各工序的衔接从变形图可以看出,隧道在开挖过程中,由于围岩岩性较差,总的
情况的不同,对地层的扰动以及地表的位移都会产生较大的影响。本拱顶最大下沉为.,而仰拱处的围岩向上的隆起也有. 左右,
文采用—软件进行二维模拟分析,。隧道周围的围岩总的移动趋势:
断层破碎带的施工,分别模拟了三台阶法和法的开挖支护过程, 拱顶下沉、两侧边墙张开、而仰拱向上移动。
本计算未考虑二衬。计算针对两种施工方法的地层周边位移、应力、初..围岩应力隧道施工结束后围岩第一主应力见图,围岩第
期支护和临时支护结构的弯距和轴力进行了对比分析,并通过分析对三主应力见图。
两种施工方法进行了比选
.计算参数计算所采用的物理力学参数具体见表所示。
表围岩及材料物理力学参数
材料, ‘, /.一
断层破碎带.
临时支撑.
初期支护.
图三台阶施工时地层第一主应力云图图三台阶施工时地层第三主应力云图
.计算模型分析采用—二维平面应变弹塑性非线
性方法进行计算,隧道埋深。在充分考虑隧道附近地质环境从地层应力云图可以看出,隧道在开挖过程中,由于围岩岩性较
的基础上,尽量减少所谓的“边界效应”的前提下,计算模型选取两侧差,在隧道周边产生了较大的应力,最大压应力达到了.,但是
边界至隧道中心线距离为,底部边界至隧道轨顶距离为,上并没有出现拉应力。
部与隧道顶面距离取,其余地层以均布荷载土体自重的方式加..支护内力隧道施工结束后支护结构的弯距和轴力见图
在模型的上边界上。。
约束。模型上部边界为自由边界,不受任何约束。有限元分析计算模型