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隧道坍塌事故類型劃分及其主要特征

2018-12-19 10:53孫景來(lái)劉保國(guó)儲(chǔ)昭飛任大瑞
中國(guó)鐵道科學(xué) 2018年6期
關(guān)鍵詞:巖體圍巖隧道

孫景來(lái),劉保國(guó),儲(chǔ)昭飛,任大瑞,宋 宇

(北京交通大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院,北京 100044)

截至2017年底,我國(guó)建成運(yùn)營(yíng)鐵路隧道14 700座,總長(zhǎng)約15 781 km;建成運(yùn)營(yíng)公路隧道16 281座,總長(zhǎng)約15 240 km;另外,35座城市共建成運(yùn)營(yíng)地鐵線路169條,全長(zhǎng)約5 083 km。在隧道大規(guī)模建設(shè)過(guò)程中,因地質(zhì)條件復(fù)雜、施工工序繁多,若防范措施不足,則容易導(dǎo)致施工事故,其中坍塌是主要事故類型。

雖然在隧道坍塌防治研究上已取得了大量成果[1-7],但是其總體形勢(shì)仍然嚴(yán)峻。在防治隧道坍塌研究方面,不同類型的坍塌需要不同的防控手段,因此有必要對(duì)隧道坍塌依據(jù)其不同特點(diǎn)進(jìn)行分類[8]。文獻(xiàn)[9—14]對(duì)隧道坍塌分類進(jìn)行了相關(guān)研究,但因坍塌事故的復(fù)雜性,這些研究多以1個(gè)或2個(gè)因素進(jìn)行的綜合分類,系統(tǒng)、整體、全面的分類尚較少。本文采用定性、定量以及其相互結(jié)合的分類方法,基于政府相關(guān)部門公布的大量的案例和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),以及系統(tǒng)科學(xué)理論的支撐,對(duì)隧道坍塌事故進(jìn)行分類研究。

1 坍塌事故案例

對(duì)2001—2016年隧道(含地鐵等隧道)施工過(guò)程中發(fā)生的199起事故進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)可知,坍塌事故有111起,約占比56%,選取其中5起坍塌事故的分析結(jié)果列于表1[15-19]。

2 坍塌事故類型劃分依據(jù)的確定

為了對(duì)隧道坍塌事故類型進(jìn)行分類,首先需要確定其劃分的依據(jù)。因此,在對(duì)坍塌事故案例收集分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)案例的特征確定劃分依據(jù),即按照隧道類型、坍塌原因、坍塌發(fā)生位置、坍塌發(fā)展速度、坍塌規(guī)模、坍塌破壞形態(tài)和危害形式、造成的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡以及時(shí)效性這8個(gè)依據(jù)進(jìn)行分類。隧道類型是指隧道圍巖及其上覆地層的典型特征,土質(zhì)、巖質(zhì)和水的情況;坍塌原因是指導(dǎo)致事故發(fā)生的內(nèi)部因素和外部因素;發(fā)生位置是指坍塌發(fā)生所位于隧道結(jié)構(gòu)的不同部位;發(fā)展速度是指坍塌與施工擾動(dòng)的關(guān)系;坍塌規(guī)模是指坍塌的高度、塌方量等;破壞形態(tài)和危害形式是指坍塌形成的破壞面的形狀及其與地面的關(guān)系;造成的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡是指坍塌所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡情況;時(shí)效性是指坍塌發(fā)生時(shí)間與隧道施工階段之間的關(guān)系。

表1 5起隧道坍塌事故分析

3 坍塌事故類型的劃分

根據(jù)確定的8個(gè)“劃分依據(jù)”,對(duì)隧道坍塌事故進(jìn)行類型劃分。

(1)依據(jù)隧道類型分類主要考慮圍巖性質(zhì)及其主要特點(diǎn),可分為山嶺隧道、城市隧道和水下隧道。

(2)依據(jù)坍塌原因分類。圍巖坍塌多數(shù)是由于圍巖過(guò)度變形及破壞區(qū)擴(kuò)大所導(dǎo)致的圍巖失穩(wěn),另外一部分則是由于支護(hù)強(qiáng)度不足而誘發(fā)的。所以,按導(dǎo)致坍塌的原因可分為圍巖失穩(wěn)坍塌和支護(hù)強(qiáng)度不足導(dǎo)致的坍塌[1]。圍巖失穩(wěn)坍塌的原因可分為:充水、施工擾動(dòng)、異常地質(zhì)構(gòu)造的出現(xiàn)、地壓(偏壓和高地應(yīng)力)、膨脹巖作用等。其中造成充水的原因包括施工引起的管線破裂、圍巖破裂形成導(dǎo)水通道、地面連續(xù)雨天降水、水下隧道防護(hù)措施不當(dāng)?shù)?。支護(hù)強(qiáng)度不足包括參數(shù)選取不合理和勘探不清導(dǎo)致的設(shè)計(jì)不合理,未按設(shè)計(jì)施工或管理不規(guī)范導(dǎo)致的施工質(zhì)量差,以及支護(hù)不及時(shí)[20]。

(3)根據(jù)坍塌發(fā)生位置分類??梢詫⑵浞譃槎纯谔投瓷硖?。洞身坍塌根據(jù)坍塌在隧道橫斷面上位置的不同,劃分為洞頂坍塌、側(cè)壁坍塌和掌子面坍塌;掌子面坍塌又可分為正面擠出型坍塌、前傾式冒落坍塌、后傾式冒落坍塌,如圖1所示[1]。

圖1 掌子面坍塌

(4)依據(jù)坍塌發(fā)展速度分類??梢苑譃橥话l(fā)性坍塌、陣發(fā)性坍塌和緩慢變形坍塌。

(5)依據(jù)坍塌規(guī)模分類。坍塌規(guī)模包括坍塌高度和坍塌體積,據(jù)此可分為小型坍塌、中型坍塌和大型坍塌。

(6)依據(jù)坍塌破壞形態(tài)分類??煞譃樨灤┬吞?、局部坍塌、拱形坍塌、異形坍塌,如圖2所示。貫穿型坍塌按照形成原因可分為施工直接導(dǎo)致坍塌和施工間接導(dǎo)致坍塌;其中施工間接導(dǎo)致包括施工導(dǎo)致不良地質(zhì)體破壞和施工導(dǎo)致管線破裂。

(7)依據(jù)造成的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡情況分類??煞譃橐话?、較大、重大、特別重大坍塌事故。

(8)依據(jù)時(shí)效性分類。根據(jù)坍塌發(fā)生時(shí)間與施工階段之間的關(guān)系分類,可分為初期支護(hù)前坍塌、二次襯砌支護(hù)前坍塌、二次襯砌支護(hù)后坍塌。

根據(jù)確定的8個(gè)劃分依據(jù),對(duì)隧道坍塌事故的分類如圖3所示。

圖2 破壞形態(tài)

圖3 隧道坍塌事故的分類

4 不同類型坍塌的主要特征及原因

4.1 山嶺隧道、城市隧道、水下隧道坍塌的特征及原因

山嶺隧道,即鐵路或公路穿越丘陵、山嶺等時(shí)修建的隧道,其圍巖大部分以巖質(zhì)為主,其穿越地段地質(zhì)條件復(fù)雜多變。山嶺隧道坍塌過(guò)程中常伴有突水涌泥現(xiàn)象,主要發(fā)生在受風(fēng)化帶、斷層破碎帶、不良地質(zhì)體、地質(zhì)構(gòu)造帶等影響的圍巖穩(wěn)定性較差區(qū)域。風(fēng)化作用使得巖體破碎,嚴(yán)重區(qū)域會(huì)呈現(xiàn)砂土及粉土狀;斷層擠壓破壞作用使得周邊巖體節(jié)理裂隙發(fā)育,并存在斷層泥、糜棱巖等軟弱結(jié)構(gòu),巖體呈現(xiàn)破碎、強(qiáng)度低、透水性大、抗水性差、穩(wěn)定性差等特點(diǎn)。坍塌發(fā)生地段的巖體,表現(xiàn)出松散破碎形態(tài),其強(qiáng)度較低、自穩(wěn)能力較差,在施工過(guò)程中導(dǎo)致地下水、地表水或降水等進(jìn)入破碎巖體中,使得巖體間的凝聚力和摩阻力進(jìn)一步降低,在重力、地下水以及施工擾動(dòng)的共同作用下超過(guò)其極限平衡,導(dǎo)致坍塌事故的發(fā)生。

城市隧道埋深較淺,其圍巖以土質(zhì)為主,而且在施工過(guò)程中對(duì)地表沉降控制嚴(yán)格,存在地下管線及其他構(gòu)筑物相互影響的問(wèn)題。根據(jù)統(tǒng)計(jì)的事故案例,城市隧道施工中,地下管線的滲漏或破壞及不良地質(zhì)體的出現(xiàn),是發(fā)生坍塌的主要因素。城市隧道坍塌事故所造成的社會(huì)影響、經(jīng)濟(jì)損失要明顯大于山嶺隧道。均質(zhì)軟弱圍巖條件為主的城市隧道[8]的坍塌特征為:①深埋隧道圍巖發(fā)生破壞時(shí)不會(huì)延伸至地表,破裂面多從硐室兩側(cè)的邊墻處開始向上發(fā)展,坍塌過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)多次坍塌并每次會(huì)形成短暫的穩(wěn)定塌落拱,最終形成穩(wěn)定的塌落拱,塌落拱的形狀表現(xiàn)為典型二次拋物線型;②淺埋隧道的坍塌會(huì)波及到地表而造成地表的坍塌,地表要先于硐室圍巖出現(xiàn)破裂,在塌落過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)暫時(shí)的穩(wěn)定塌落拱,形狀也表現(xiàn)為典型二次拋物線型。

水下隧道既是隧道工程也是水下工程,不良地質(zhì)段的影響更為嚴(yán)重,一旦發(fā)生事故,會(huì)造成災(zāi)難性的后果。且不良地質(zhì)段的影響不僅存在于施工階段,也存在于運(yùn)營(yíng)階段,如挪威Oslofjord隧道2000年建成通車,2003年12月發(fā)生坍塌事故[21-22]。水下隧道周圍水的存在及其活動(dòng)是影響隧道圍巖穩(wěn)定性的主要因素,水下隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)在承受圍巖壓力的同時(shí)還需承擔(dān)很高的滲透水壓力,水下隧道開挖面產(chǎn)生的滲透力增加了圍巖向洞內(nèi)運(yùn)動(dòng)的推動(dòng)力,同時(shí)使得圍巖抗剪強(qiáng)度和摩阻力降低,加大了圍巖的變形和塑性區(qū)的擴(kuò)展,而圍巖的變形又使得圍巖的變形模量和強(qiáng)度進(jìn)一步降低,同時(shí)圍巖的滲透性增大,形成一個(gè)惡性循環(huán),最終導(dǎo)致圍巖失穩(wěn)發(fā)生坍塌[23]。

水下隧道的主要特征包括:①水下地質(zhì)勘探困難、成本高、準(zhǔn)確性低,遇到未預(yù)測(cè)到的斷層、破碎帶等不良地質(zhì)構(gòu)造的風(fēng)險(xiǎn)大;②高滲水壓力使得圍巖滲透性高,若施工擾動(dòng)區(qū)與水體存在斷層破碎帶等通道,可能造成災(zāi)難性的坍塌和涌水;③高孔隙水壓力和飽水巖體強(qiáng)度軟化使得圍巖有效應(yīng)力降低,導(dǎo)致地層穩(wěn)定性較差;④長(zhǎng)期處于高外水壓力下,圍巖容易發(fā)生膨脹軟化,導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性較差;⑤海上豎井施工難度大,使得單向施工的長(zhǎng)度加大,技術(shù)難度增加[2,24]。

4.2 圍巖失穩(wěn)坍塌的特征及原因

不良地質(zhì)體受施工影響而發(fā)生破壞,最終造成的坍塌事故中主要是由斷層破碎帶、空洞、溶洞等造成的。斷層破碎帶其巖石強(qiáng)度低、透水性大、介質(zhì)松散,當(dāng)有地下水時(shí),其圍巖遇水軟化,松動(dòng)圈范圍增大,圍巖壓力增加,支護(hù)結(jié)構(gòu)變形增大,最終導(dǎo)致坍塌事故發(fā)生[25-27]。在隧道施工擾動(dòng)下,地層中的空洞、溶洞等發(fā)生破壞,使得上方地層中出現(xiàn)力學(xué)不平衡,導(dǎo)致坍塌的發(fā)生。

圖4所示為北京地鐵隧道施工中發(fā)現(xiàn)的地層空洞[28],在無(wú)地鐵施工擾動(dòng)作用時(shí),這些地層空洞處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài),當(dāng)隧道在臨近地層施工時(shí),必然會(huì)對(duì)其產(chǎn)生擾動(dòng),使得洞壁上不穩(wěn)定的土體發(fā)生剝落,最終導(dǎo)致坍塌的發(fā)生。如北京地鐵10號(hào)線蘇州街站坍塌事故,在坍塌地點(diǎn)東側(cè)4 m處,存在1個(gè)體積約24 m3的不規(guī)則空洞。

圖4 地鐵隧道施工中發(fā)現(xiàn)的不規(guī)則空洞

目前隧道坍塌事故中,水是最主要的影響因素,大部分坍塌事故發(fā)生過(guò)程中均受水的影響,包括地下水和地表水,其中地下水主要指管線滲漏水、孔隙水、含水層、圍巖裂隙水、水囊等;地表水是地下水的主要補(bǔ)給源,包括降雨、降雪、河流、湖泊等,持續(xù)或強(qiáng)降雨會(huì)增加地下水量,從而加劇坍塌的風(fēng)險(xiǎn)和危害[29]。松散破碎巖體或頁(yè)巖、軟黏土等為主的軟巖地層,其巖石的單軸抗壓強(qiáng)度和彈性模量隨著含水量的增加而降低[30-31],因水的物理、化學(xué)及力學(xué)作用,通過(guò)軟化、溶解、潤(rùn)滑、水壓力及機(jī)械沖刷作用使隧道圍巖的穩(wěn)定性降低,導(dǎo)致坍塌事故的發(fā)生。

目前城市地下管線漏水問(wèn)題普遍,并且部分管線滲漏問(wèn)題嚴(yán)重。根據(jù)對(duì)城市地面塌陷施工的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),管線滲漏水可能會(huì)導(dǎo)致在地層中形成流沙,而在管線的周圍會(huì)形成空洞或水囊。當(dāng)隧道施工臨近這些管線時(shí),施工擾動(dòng)會(huì)加劇滲漏,甚至造成管線破裂而導(dǎo)致涌水,使得地層力學(xué)性質(zhì)惡化,并引起空洞擴(kuò)大甚至空洞群連通,最終導(dǎo)致地層失穩(wěn)破壞而發(fā)生坍塌事故,如北京地鐵10號(hào)線東三環(huán)京廣橋地面坍塌事故,其原因就是污水管道年久失修,污水外滲,地鐵施工擾動(dòng)使得管道破裂,形成流沙造成地下空洞,最終導(dǎo)致輔路坍塌。

偏壓指的是因各種原因?qū)е碌膰鷰r壓力呈現(xiàn)明顯的不均勻性。主要由以下幾個(gè)原因引起:①地形原因,地面顯著傾斜,導(dǎo)致側(cè)壓力較大,并且隧道埋深較淺;②地質(zhì)原因,節(jié)理發(fā)育、存在滑動(dòng)面或軟弱結(jié)構(gòu)面,受施工擾動(dòng),巖體出現(xiàn)滑動(dòng);③施工原因,施工引起結(jié)構(gòu)受力不均衡。偏壓對(duì)隧道洞口、淺埋段的影響較大,對(duì)深埋段影響較小。

膨脹巖(含高嶺土、蒙脫石等礦物)多存在于斷層等地質(zhì)構(gòu)造帶,在無(wú)水狀態(tài)下較為堅(jiān)硬,在遇水后迅速發(fā)生軟化,強(qiáng)度降低,使圍巖自穩(wěn)能力下降,導(dǎo)致坍塌事故的發(fā)生[32]。

4.3 支護(hù)強(qiáng)度不足坍塌的主要原因

導(dǎo)致支護(hù)強(qiáng)度不足的原因主要有3個(gè):設(shè)計(jì)不合理、支護(hù)不及時(shí)、施工質(zhì)量差。

隧道開挖前地層處于天然應(yīng)力平衡狀態(tài),開挖后出現(xiàn)新的臨空面,產(chǎn)生卸荷作用,打破了圍巖的應(yīng)力平衡狀態(tài),使得圍巖產(chǎn)生向洞內(nèi)的位移和應(yīng)力重分布,以求達(dá)到新的應(yīng)力平衡,從而形成二次應(yīng)力。當(dāng)圍巖的強(qiáng)度大于二次應(yīng)力時(shí),圍巖穩(wěn)定;當(dāng)圍巖的強(qiáng)度小于二次應(yīng)力時(shí),則圍巖失穩(wěn),需通過(guò)支護(hù)措施來(lái)保證圍巖的穩(wěn)定。若支護(hù)不及時(shí),則圍巖會(huì)從表面到深部逐漸產(chǎn)生破壞,依次形成塑性軟化區(qū)、塑性強(qiáng)化區(qū)和彈性區(qū),其中塑性軟化區(qū)是支護(hù)的對(duì)象,而塑性強(qiáng)化區(qū)和彈性區(qū)是圍巖承載力的主體來(lái)源[33]。通過(guò)采取支護(hù)措施,一方面可以提高軟化區(qū)的強(qiáng)度,增強(qiáng)其穩(wěn)定性;另一方面可通過(guò)軟化區(qū)圍巖對(duì)塑性強(qiáng)化區(qū)圍巖的作用,增大其圍壓,提高強(qiáng)化區(qū)的承載力。因此通過(guò)采取支護(hù)或加固措施,可以提高圍巖自承能力,實(shí)現(xiàn)圍巖的穩(wěn)定。

設(shè)計(jì)不合理包括:參數(shù)選取不合理,如不合理的斷面形式和大小、不合理的施工順序、不當(dāng)?shù)闹ёo(hù)方式等,這些均會(huì)導(dǎo)致支護(hù)強(qiáng)度不足;地質(zhì)勘探不清楚導(dǎo)致的設(shè)計(jì)與實(shí)際圍巖不符。

施工過(guò)程中支護(hù)不及時(shí),是指在隧道開挖后未能及時(shí)進(jìn)行錨噴支護(hù),使得圍巖裸露時(shí)間過(guò)長(zhǎng),引起圍巖的松動(dòng),最終導(dǎo)致坍塌事故的發(fā)生。

施工質(zhì)量差主要體現(xiàn)在:未按設(shè)計(jì)施工;爆破施工裝藥過(guò)多,造成擾動(dòng)過(guò)大;施工工序安排不當(dāng);管理混亂;管理不規(guī)范等方面。

4.4 突發(fā)性坍塌、陣發(fā)性坍塌和緩慢變形坍塌的特征及原因

突發(fā)性坍塌,多是因地質(zhì)條件突變、超前支護(hù)不到位、爆破參數(shù)不合理突然發(fā)生的坍塌事故;陣發(fā)性坍塌是因圍巖松動(dòng)導(dǎo)致連續(xù)的多次坍塌,在同一位置或附近位置發(fā)生,具有一定的時(shí)間間隔,危害性較大;緩慢變形坍塌是因地質(zhì)條件的變化、地下水位的變化、巖體蠕變、施工等原因使得原巖應(yīng)力穩(wěn)定性破壞、重組過(guò)程中,因圍巖較差不能滿足強(qiáng)度要求,使得圍巖由彈性變形轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃?,?dāng)達(dá)到極限時(shí)就會(huì)發(fā)生坍塌,多發(fā)生在完成支護(hù)的隧道中。

4.5 小型坍塌、中型坍塌和大型坍塌的特征

小型坍塌,指坍塌高度小于3 m,或坍塌體積小于30 m3。中型坍塌,指坍塌高度3~6 m,或坍塌體積30~100 m3。大型坍塌,指的是坍塌高度大于6 m,或坍塌體積大于100 m3 [34]。

4.6 局部坍塌、拱形坍塌、異形坍塌和貫穿型坍塌的特征及原因

局部坍塌,多發(fā)生在隧道的拱部,部分情況下會(huì)發(fā)生在側(cè)壁,主要發(fā)生在圍巖為塊狀、大塊狀巖體中。造成局部坍塌的主要原因包括:①風(fēng)化作用、斷層及節(jié)理的切割,使得巖體破碎,整體性差,沿?cái)鄬訋б约肮?jié)理帶的滲水、局部的夾泥層出現(xiàn)等,使得巖體間的咬合力和摩阻力很小,穩(wěn)定性差;②小斷層、軟弱夾層及節(jié)理相互作用下使得部分巖塊呈現(xiàn)“人”字型、“三角形”,在施工擾動(dòng)及地下水的作用下超過(guò)了其極限平衡而坍塌。

拱形坍塌,一般會(huì)發(fā)生在層狀巖體、碎塊狀巖體、松軟地層的深埋隧道中。異形坍塌主要是由于特殊的地質(zhì)條件(如空洞、溶洞等)以及淺埋地層條件所造成的。對(duì)于拱形坍塌,是由于隧道開挖后應(yīng)力重新分布,當(dāng)重分布應(yīng)力超過(guò)圍巖強(qiáng)度時(shí),圍巖發(fā)生破壞導(dǎo)致坍塌事故發(fā)生,但坍塌不會(huì)無(wú)限制地發(fā)展,當(dāng)坍塌發(fā)展到一定高度時(shí),因上部地層的相互作用,形成壓力拱,重新達(dá)到平衡狀態(tài)。

貫穿型坍塌,多發(fā)生在淺埋隧道中,或者上覆地層存在特殊地質(zhì)構(gòu)造(如空洞、溶洞、水蝕坑等)且圍巖級(jí)別為四級(jí)以上。根據(jù)案例統(tǒng)計(jì)可知[23],導(dǎo)致貫穿型坍塌的原因分為2種:施工直接導(dǎo)致、施工間接原因?qū)е碌纳细驳貙邮Х€(wěn)而形成的地面塌陷。其中施工直接導(dǎo)致,是指施工導(dǎo)致地層中不良地質(zhì)體發(fā)生破壞而引起的地面塌陷,以及施工導(dǎo)致地層中管線滲流加劇而引起的地面塌陷。

4.7 特別重大、重大、較大和一般坍塌的特征

特別重大坍塌事故,是指造成30人及其以上死亡,或100人及其以上重傷,或1億元及其以上直接經(jīng)濟(jì)損失的坍塌事故。重大坍塌事故,是指造成10人及其以上且30人以下死亡,或50人及其以上且100人以下重傷,或者5 000萬(wàn)元及其以上且1億元以下直接經(jīng)濟(jì)損失的坍塌事故。較大型坍塌事故,是指造成3人及其以上且10人以下死亡,或10人及其以上且50人以下重傷,或1 000萬(wàn)元及其以上且5 000萬(wàn)元以下直接經(jīng)濟(jì)損失的坍塌。一般坍塌指的是造成3人以下死亡,或10人以下重傷,或1 000萬(wàn)元以下直接經(jīng)濟(jì)損失的坍塌事故。

4.8 初期支護(hù)前、二次襯砌前、完成支護(hù)后坍塌的特征及原因

初期支護(hù)前坍塌,指的是開挖后未進(jìn)行任何支護(hù)時(shí)或初期支護(hù)承載力有限時(shí)發(fā)生的坍塌,多因圍巖穩(wěn)定性差、施工擾動(dòng)、超前支護(hù)措施不夠、初期支護(hù)承載力不足或支護(hù)滯后導(dǎo)致的,大部分坍塌發(fā)生在該階段。

二次襯砌前坍塌,指的是完成了初次支護(hù),但是尚未完成二次襯砌時(shí)發(fā)生的坍塌,該階段的坍塌多為漸進(jìn)過(guò)程。主要原因包括:初期支護(hù)背后的空洞未能及時(shí)進(jìn)行密實(shí)充填從而造成圍巖的進(jìn)一步破壞,松動(dòng)圈范圍增大,并且初期支護(hù)受力不均勻,遇有特殊構(gòu)造地帶時(shí)極易造成初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞;圍巖應(yīng)力釋放轉(zhuǎn)移到初期支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載不斷增加,導(dǎo)致變形持續(xù)增大,造成局部支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞和失穩(wěn);二次襯砌施工滯后、設(shè)計(jì)不合理、初期支護(hù)施工質(zhì)量差等。

完成支護(hù)后坍塌,是指在洞身段所有支護(hù)完成后發(fā)生的坍塌,主要是因?yàn)橹ёo(hù)設(shè)計(jì)不合理、運(yùn)營(yíng)維護(hù)不當(dāng)、襯砌背后接觸不良、施工質(zhì)量不合格等造成的,但該種坍塌較少出現(xiàn)。

5 結(jié) 語(yǔ)

在對(duì)隧道坍塌事故案例收集分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)案例的特征,構(gòu)建了隧道坍塌事故類型劃分的8個(gè)依據(jù);針對(duì)每個(gè)劃分依據(jù)對(duì)坍塌事故進(jìn)行分類,并分析了各坍塌類型的坍塌特征及主要產(chǎn)生原因。根據(jù)該坍塌事故分類結(jié)果,可以對(duì)不同類型的隧道坍塌事故發(fā)生機(jī)理、可能造成的危害等進(jìn)行分類研究,便于針對(duì)其發(fā)生的原因及其危害采取合理有效的施工技術(shù)和支護(hù)措施以預(yù)防事故的發(fā)生,有利于為相近情況的隧道提供有效的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)、高效的施工技術(shù)、有效的預(yù)防措施等。因此該研究結(jié)果具有重要的理論價(jià)值和工程指導(dǎo)意義。

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