强风化混合花岗岩断层破碎带隧道涌水处治措施研究

摘要

公路或铁路隧道的修建往往需要穿越断层破碎带，当隧道穿越断层破碎带时，却频繁发生涌水灾害，一直以来，被认为是隧道施工中面临的较大难题之一，断层破碎带隧道涌水不仅使隧道施工安全受到威胁，同时还给隧址周边环境带来诸多负面影响。为了攻克这一施工难题，开展对其的深入研究工作是非常具有现实意义的。
　　本文依托岑溪大隧道，通过实地踏勘，现场利用高密度电阻率法、可控源音频大地电磁法、地质预报探测仪等多种物探方法，结合地质钻探取样分析，对断层破碎带的范围、断层破碎带及其围岩的工程特性进行了调查研究，分析了隧道涌水成因机制，并提出处治措施，同时利用有限元软件进行相关模拟分析。主要得出了以下成果和结论：
　　1.通过物探和钻探相结合的方法，确定了断层破碎带是呈开口向上的抛物线式分布发育的，其具有控水、导水的工程特性；钻探取样的结果分析表明，断层破碎带围岩具有易扰动、遇水软化等工程特性。
　　2.根据相关的勘察分析结果，认为岑溪大隧道涌水类型属于导水断层涌水，通过建立隧道涌水力学模型，确定涌水机制为断层活化型涌水机制。
　　3.通过阐述岑溪大隧道涌水事件的经过，采取了紧急抽水、地表塌陷处理、掌子面洞渣回填反压等应急处治措施方案，涌水灾害得到了控制，为了避免后期施工再次发生涌水，提出了全断面帷幕注浆，局部采用径向超前小导管预加固的预防处治措施，并给出具体相关技术参数。
　　4.利用MIDAS/GTS有限元分析软件对注浆加固后的隧道，采用的三种开挖方法分别进行渗流-应力耦合的模拟分析，模拟结果显示，注浆加固后隧道涌水量明显减小，同时采用环形预留核心土开挖方法，初期支护受到的应力最小。最后通过现场实测，证明了模拟结果的正确性。
　　岑溪大隧道实例表明，针对断层破碎带涌水，本文的研究方法及结论可推广至类似情况的其他工程。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 目前研究现状

1.3 研究内容及技术路线

第二章 强风化混合花岗岩断层破碎带的工程特性

2.1 岑溪大隧道工程概况

2.2 断层破碎带的工程勘察

2.3 断层破碎带及其围岩的工程特性

2.4 小结

第三章 岑溪大隧道涌水成因特征分析

3.1 概述

3.2 断层破碎带富水围岩涌水机理

3.3 涌水成因分析

3.4 小结

第四章 断层破碎带隧道涌水处治措施

4.1 应急抢险处治措施

4.2 隧道注浆加固技术处治措施

4.3 小结

第五章 断层破碎带涌水段施工方法探讨

5.1 断层破碎带涌水段施工涌水量预测分析

5.2 断层破碎带涌水段施工方法探讨

5.3 施工效果评价

5.4 小结

第六章 结论与建议

主要结论

进一步建议

参考文献

研究生期间参与课题及发表论文

致谢