大瑞鐵路羅家村隧道地質環(huán)境與工程穩(wěn)定性研究.pdf

1、地質環(huán)境為隧道工程的自然載體,其地質構造、巖土介質、地應力和水文地質等因素不僅控制著工程地質災害的規(guī)模、頻率與發(fā)育特征,而且直接影響隧址區(qū)的地面穩(wěn)定性、深部穩(wěn)定性、山體穩(wěn)定性和圍巖穩(wěn)定性。因此,為了確保隧道工程的穩(wěn)定,保障工程安全施工,必須就地質環(huán)境問題,開展系統(tǒng)而深入的研究。
　　 本文以在建的復雜滇西山區(qū)大瑞鐵路羅家村隧道工程為依托,采用現(xiàn)場工程地質調查、現(xiàn)場監(jiān)測和地質探測、理論分析和數(shù)值計算等方法,全面、系統(tǒng)地研究了羅家村

2、隧址區(qū)的地質斷裂、節(jié)理分布和工程特征,通過地質分析建立了數(shù)值計算模型,模擬計算了隧道進口段在開挖條件下對坡體穩(wěn)定性的影響,探討了隧道山體開裂的成因,并針對其地質環(huán)境的特殊性制定施工方案確保工程穩(wěn)定安全。論文的主要研究成果如下:
　　 1.采用節(jié)理測線法調查羅家村隧道圍巖節(jié)理發(fā)育特征,統(tǒng)計分析結果表明隧道圍巖發(fā)育走向NW傾向SW230°,走向NE傾向NW310°及走向NE傾向SE130°的三組優(yōu)勢節(jié)理面,其中NW向節(jié)理發(fā)育極為密集

3、,對隧道圍巖危害最大。且無論是從小的尺度范圍,還是從大的尺度范圍,各組節(jié)理面分布都表現(xiàn)出一定程度的等距性和韻律性。
　　 2.通過大量的現(xiàn)場試驗和工程實踐,得到三維地震波追蹤技術探測不同力學機制斷層破碎帶的經驗圖譜,提出了三維地震波追蹤探測斷層破碎帶性質的判別準則,在此基礎上建立了定量預測圍巖質量分級的方法。并配合地質調查,超前水平鉆探及紅外探水的綜合探測方法分析隧道地質環(huán)境,研究表明隧址區(qū)地質環(huán)境極為復雜,斷裂構造縱橫交錯。探

4、測結果與實際開挖情況基本一致,結論準確,可靠度較高。
　　 3.采用有限元強度折減法建立計算模型對隧道施工過程中坡體抗滑穩(wěn)定狀態(tài)進行動態(tài)模擬,得到的坡體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的變化曲線表明隧道開挖對坡體穩(wěn)定性影響較大,在隧道開挖進尺20～45m區(qū)段影響最為明顯。隧道安全穿越進口段坡體,不會導致坡體的滑移破壞。
　　 4.隧道山體開裂成因綜合分析表明泥巖特殊的工程地質性質為山體開裂提供了物質基礎;發(fā)育復雜的斷裂構造在巖體內形成的

5、縱橫交切的軟弱結構面是山體開裂的先決條件；隧址區(qū)單斜構造形成的高差和坡度,為山體開裂提供了足夠大的重力勢能和載體；而橫向溝谷的深度切割為巖體開裂提供了空間和臨空面。在隧道工程開挖觸發(fā)條件下,巖體在自重應力、卸荷作用下,應力釋放,而后巖層應力重新調整,產生沉降和傾向溝谷的傾倒拉裂,而裂隙與巖體中極為發(fā)育的節(jié)理完全貫通,則最終導致山體橫向和縱向的開裂。
　　 5.監(jiān)測了隧道拱頂沉降和洞周收斂,并分析了監(jiān)測數(shù)據,結果表明依據特殊地質環(huán)