理论教育 岩溶隧道涌水处理中的变形监测方法

岩溶隧道涌水处理中的变形监测方法

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:为确保高压灌浆效果及灌浆过程中围岩变形稳定及安全,在灌浆过程中,对该段布置了必要的变形观测点进行监测。分析围岩变形数据可知:1)在灰岩角砾岩破碎带灌浆过程中,灌浆压力是导致围岩收敛变形的主要因素。灰岩段变形监测。工程治理段两端设置浅层帷幕截水段,岩性主要为灰岩强度较高,在灌浆施工的过程中,对围岩变形进行了监测。说明完好围岩段,对灌浆压力导致的围岩变形抵御能力强。

岩溶隧道涌水处理中的变形监测方法

重庆市轨道交通一号线中梁山隧道穿越观音峡背斜,嘉陵江组下段灰岩组成背斜轴,须家河组砂岩组成背斜两翼。当出口端掘进至K27+227~+248里程时侧壁出现涌水,主要集中为三个出水点,出水量约84m3/h,峰值涌水量超过150m3/h,静水压力达到2.2MPa,具有显著高压、大流量特征。该涌水地层岩性为灰色,黄灰色厚层块状白云岩、白云质灰岩、盐溶角砾岩,属雷口坡组与嘉陵江组结合部,为岩溶水富水层,围岩裂隙发育强烈,强度较低。

根据工程区域内不同水文地质条件、涌水特征及围岩特性,将涌水区域分为两部分,即灰岩角砾岩涌水段与灰岩涌水段,并采用“以堵为主、堵排结合”的方法进行治理。

由于该涌水段隧道围岩破碎,稳定性较差,且涌水压力高、流量大,采用传统的浅孔灌浆会导致水压持续升高并威胁围岩稳定性从而无法实现高压灌浆,动水条件下低压灌浆较难取得理想的治理效果,因此先对隧道周边围岩进行了系统的灌浆加固处理,为后期涌水的高压灌浆治理提供承压围岩加固圈,同时加固灌浆能有效封堵浅部的导水通道。深部帷幕引流钻孔从隧道完整围岩段施工,对涌水进行引流泄压,降低隧道周边浅部围岩涌水的压力和流量,为浅层加固创造条件。另外,根据隧道瞬变电磁探测结果可知集中涌水段存在4~6m的相对完整围岩区,可充当天然的止浆岩盘,最适合作为最后灌浆段。为了防止底板最后灌浆时涌水向边墙和拱顶转移,在拱角处设计8~12m的隔离灌浆钻孔,根据钻孔揭露涌水情况具体确定,通过灌浆将隧道围岩进行上下分区。

经过多次工程现场试验并结合围岩变形监测数据,确定速凝浆液隧道壁后灌浆的终压为3~5MPa;水泥充填的灌浆终压为1.5~2.5MPa。

为确保高压灌浆效果及灌浆过程中围岩变形稳定及安全,在灌浆过程中,对该段布置了必要的变形观测点进行监测。

(1)角砾岩破碎带变形监测。灌浆过程中,灌浆压力和浆液自重可能对围岩稳定性造成不良影响,在灰岩角砾岩破碎带段均匀布设了围岩变形监测点(K26+785、K26+795、K26+805、K26+815),对灌浆过程中的围岩变形量进行了监测,监测频率为每天两次。灌浆后第一次监测数据采用矩形框标明(图8.2.3-1)。

分析围岩变形数据可知:

1)在灰岩角砾岩破碎带灌浆过程中,灌浆压力是导致围岩收敛变形的主要因素。灌浆压力较大时,会造成围岩变形较大(最大变形量为22mm/d)。

2)灌浆结束后,随着灌浆材料的凝结固化,围岩变形会迅速减小。通常灌浆材料固化完成后,围岩变形量小于灌浆前,反映了灌浆对围岩的加固作用。

3)围岩局部存在扩张变形,反映了浆液注入后在围岩空隙内存在复杂的塑性变形和运移过程。浆液达到塑性后,受到的围压不均匀,浆体会发生变形和小范围运移;同时灌浆材料固化后,体积会发生改变,也会导致围岩变形复杂化。围岩的扩张变形,通常不会持续很长时间,在浆液凝结固化完成后消失。(www.daowen.com)

4)灌浆对围岩破碎带围岩变形的影响是极为显著的,尤其体现在隧道支护的相对薄弱环节。在隧道台阶法开挖中,上下台阶支护结合部是隧道支护的主要薄弱环节,灌浆过程中发现支护结合部位局部发生微小开裂并渗水。因此灌浆过程中,围岩变形实时的信息反馈是十分必要的。

(2)灰岩段变形监测。工程治理段两端设置浅层帷幕截水段,岩性主要为灰岩强度较高,在灌浆施工的过程中,对围岩变形进行了监测(图8.2.3-2)。监测时长为8d,监测频率为每天1次。

图8.2.3-1 4个桩号的破碎带围岩变形数据

图8.2.3-2 4个桩号的灰岩段围岩变形数据

分析围岩变形数据可知:

1)该段围岩变形规律,与灰岩角砾岩类似,但变形量明显小于灰岩角砾岩段。说明完好围岩段,对灌浆压力导致的围岩变形抵御能力强。

2)对于强度较高,围岩完整段进行灌浆时,灌浆终压的取值可优先保证灌浆效果,兼顾围岩稳定性。

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