斷層破碎帶內隧道施工圍巖穩(wěn)定性研究

周耀

摘 要：在隧道施工中，做好斷層破碎帶內隧道施工圍巖穩(wěn)定性處理工作能夠提高施工效果?；诖?，本文由斷層破碎帶內隧道施工圍巖穩(wěn)定性關鍵技術展開論述，從主要斷裂構造、隧道與斷裂的相互影響、斷層破碎帶內隧道施工圍巖穩(wěn)定性建議這幾個方面闡述了穩(wěn)定性分析過程，希望能夠為隧道建設事業(yè)提供助力。

關鍵詞：隧道施工;圍巖施工;隧道斷層

斷層、破碎帶等不良地形作為隧道施工中經常需要面對的問題，如果不能及時解決，則很容易導致涌水、塌方等事故，影響隧道施工的正常落實，因此，技術人員需要深入分析斷層破碎帶內隧道施工圍巖穩(wěn)定性，并根據(jù)研究結果，來采取有效措施來應對斷層、破碎等不良地形，提升隧道施工水平。

1 斷層破碎帶內隧道施工圍巖穩(wěn)定性關鍵技術

在斷裂破碎帶中，工作人員需要結合隧道施工過程力學、隧道支護與圍巖作用關系研究、隧道圍巖穩(wěn)定性控制理論等專業(yè)技術知識，合理制定斷層破碎帶這一不良地形的應對方法，并采取有效措施，強化圍巖的穩(wěn)定性，保障隧道施工的效果。在施工過程中，工作者應當靈活運用隧道地層變形技術，來準確地分析和評價當前的斷層、破碎帶現(xiàn)狀，并采取相應的監(jiān)控測量技術，來為大斷面隧道的開挖，提供技術支持，同時，合理化軟弱圍巖隧道的整體設計，為隧道施工奠定良好的基礎。

在圍巖的穩(wěn)定方面，工作者還要積極應用隧道圍巖穩(wěn)定性控制技術，根據(jù)圍巖的機理，以及區(qū)域性現(xiàn)狀，評價和分析圍巖的性能，然后針對性地彌補圍巖結構中的薄弱項，深入優(yōu)化圍巖結構的穩(wěn)定性，降低斷層、破碎帶對隧道施工產生的影響，提升隧道工程的施工水平。對于斷層、破碎帶地形中經常存在的富水問題，工作者還要采用高地應力與富水隧道建造技術，分析地下水與圍巖、支護性能之間的關系，降低涌水、坍塌事故發(fā)生的幾率，保障整體結構施工的科學性和合理性，為隧道圍巖穩(wěn)定性優(yōu)化施工提供關鍵的技術支持。此外，施工者還要準確選擇相應的施工技術，來強化斷層破碎帶條件下，隧道整體結構的耐久性。

2 斷層破碎帶內隧道施工圍巖穩(wěn)定性實例分析

2.1 工程概況

該隧道工程位于高山峽谷地貌中，地形起伏較大，并且內部結構較為復雜。在勘探期間，工作者發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場多個區(qū)域受到了斷裂性構造的影響，整體的巖層比較破碎，屬于斷層破碎帶結構，為施工增加了極大的難度。此外，在隧道進口位置，還存在一些危巖體，容易產生泥石流堆積問題，同時，經過測量，勘探人員發(fā)現(xiàn)該區(qū)域地震動峰值的加速度為0.2g，因此，設計者將此次工程的地震基本烈度定為Ⅷ，需要施工人員采取相應的措施，來有效應對基于上述環(huán)境下的斷層破碎帶地形，保障工程的順利完成。

2.2 分析過程

2.2.1 主要斷裂構造

2.2.1.1 F1斷層

松多隧道主要擁有兩條斷層，分別是F1以及F2斷層，兩條斷層都是屬于活動斷層。其中的F1斷層屬于區(qū)域性質的主斷層，在整個松多隧道的北側大概三百到五百米左右通過，屬于逆沖斷層的一種，整個逆沖斷層與隧道的整體走向接近水平，走向近EW，斷層的破碎帶寬為八十米到一百三十米之間。因為這種F1斷層的影響，隧道的隧址區(qū)巖石巖體大多呈現(xiàn)為塊狀以及碎塊狀。

2.2.1.2 隧道圍巖的影響

F1斷層的斷裂與松多隧道的最小距離為三百米，對F2斷層的隧道圍巖影響很大，因為整個松多隧道的出門端就在次級斷層的上盤，而巖斷層中巖體極其破碎，同時斷層的破碎還帶有腹水，所以特別容易引發(fā)涌水、垮塌等一系列的安全事故，具有極大的安全隱患。根據(jù)《公路隧道設計規(guī)范》的計算，圍巖質量的指標BQ以及修正值[BQ]應該在進行修建時考慮到地下水、以及初始應力狀態(tài)的修正系數(shù)還有軟弱結構面的影響。全部考慮過后根據(jù)計算得出的最終結果，將隧道出口位置的圍巖級別設為V級，受到了F2斷層的影響十分明顯[1]。

2.2.1.3 斷裂區(qū)隧道的用水量計算

F2斷層里面包含非常豐富的水量，而且經過構造應力的影響，會導致地表水以及深部的地下水之間保持著相互聯(lián)系的連接通道。隧道區(qū)的地下水一般會通過降雨來進行入滲補給，所以能夠使用年均降雨量預測出隧道的整體涌水量，

2.2.2 隧道與斷裂的相互影響

2.2.2.1 隧道斷裂區(qū)的數(shù)值及參數(shù)

通過在隧址區(qū)的實際勘察得到的數(shù)據(jù)，通過使用數(shù)據(jù)的仿真方法來計算出連續(xù)下雨工況以及正常工況中隧道的開挖情況。對斷層以及隧道在進行施工過程中的穩(wěn)定性進行分析，從而能夠確認隧道的具體支護方法，也可以通過對松多隧道的左右硐進行位移監(jiān)測，至于斷裂區(qū)的隧道開挖圍巖的具體參數(shù)的選擇相對于結果的影響會很大，所以在進行參數(shù)測試時，可以通過室內土工的測試方式來實施，并且結合當?shù)氐囊恍┢渌こ桃约皵?shù)據(jù)資料可以進行適當?shù)恼{整。

2.2.2.2 破碎帶軟化對隧道穩(wěn)定性影響分析

斷層帶在構造應力的作用下，造成深層地下水、地表水兩者之間形成互有關聯(lián)的水力通道。在降雨的自然條件作用下，雨水經歷水利通道，直接抵達斷層破碎帶，一方面提升了上部圍巖的承受壓力，另一方面對破碎帶巖層造成了軟化影響，嚴重危及隧道穩(wěn)定性能。如圖2所示，對比分析出圍巖挖建在降雨條件下，引起隧道各部位的變形問題[2]。

分析圖1數(shù)據(jù)可知，隧道圍巖變形的特征為：

2.2.2.2.1 針對同一隧道，相同位置存在的垂直與水平變形規(guī)律，具有較大差距。其中垂直變形量問題較為嚴重的位置在于：硐的頂端與底部，而水平位置產生的變形問題集中在拱腰位置;

2.2.2.2.2 持續(xù)降雨問題，造成了破碎帶巖體的性能弱化問題，造成隧道穩(wěn)定性發(fā)生一定程度的弱化，危及隧道安全。

3 斷層破碎帶內隧道施工圍巖穩(wěn)定性建議

3.1 突水、突泥相關防護建議：松多隧道在與F2斷層發(fā)生斜交時，與松多斷裂帶之間的距離較近，極易引發(fā)突水突泥問題。對此問題，一方面建議隧道的涌水量因數(shù)設計在每天4843.35立方米，另一方面建議隧道在實際作業(yè)期間，采取預先預報、輸排水等方式，以此盡可能地回避在雨季天氣施工作業(yè)。

3.2 圍巖失穩(wěn)應采取的防護建議：松多隧道出口位置，穿越LE1斷層F2、F1，此位置作為主要的斷裂的影響路帶，對此問題應采取的措施為：建議在隧道區(qū)斷層作用區(qū)域內的V級圍巖，采取CD作業(yè)方式，開挖長度應控制在合理的范圍內，作業(yè)爆破應選擇微震光面的作業(yè)工藝，盡可能地減少不良作業(yè)引起的圍巖破壞問題，并采取超強長管棚、嘲笑導管等設備，對其實施支護;在隧道作業(yè)期間采取地質雷達、TSP系統(tǒng)等方式，其中TSP系統(tǒng)是隧道地質預報應用平臺的簡稱，以此完成地質超前預報、監(jiān)控量測等工作，以此全程把握圍巖與支護兩個區(qū)域的工作狀態(tài)，借助數(shù)據(jù)分析，調整支護參數(shù)，以此作為施工作業(yè)的指導性參數(shù)，用于事故分析與險情探測，具有良好的應用效果。

4 結語

綜上所述：結合松多隧道的勘察資料，對此隧道修建期間，可能性遭遇突水、圍巖失穩(wěn)等問題開展詳細探討，并以此為基礎，研究隧道挖建、持續(xù)降雨等事件引發(fā)的隧道安全問題，總結出以下結論：

4.1 在兩條斷層因素的影響作用下，松多隧道圍巖的級別在V，預測其涌水容量為每天1472.4立方米，施工期間發(fā)生的圍巖失穩(wěn)風險系數(shù)較高;

4.2 在受力不均的情況下，隧道左右兩側的硐具有不一致的穩(wěn)定性，隧道支護應結合硐的實際情況，制定科學的防護措施;

4.3 降雨自然條件，在一定程度上削弱了隧道作業(yè)安全，在施工期間應采取隧道防排水的良好措施，提升隧道安全性能。

參考文獻：

[1]羅秀瑚.斷層破碎帶地段隧道施工控制技術研究[J].工程技術研究，2018（16）：251-252.