第三系粉质粘土地层隧道大变形控制技术研究.pdf

2013年第3期SichuanBulild』·适ing材Mate~ab·105·

第39卷总第173期2013年6月

DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2013．03．047

第三系粉质粘土地层隧道大变形控制技术研究

邹家鸿

(中铁十八局集团第X-r-~有限公司，天津300451)

摘要：结合某第三系粉质粘土地层隧道实体工程。体干燥时呈坚硬状，强度较高，土体浸水后易软化、泥化、

对第三系粉质粘土地层隧道大变形控制技术进行研究；针膨胀崩解，自由膨胀率FS=37～56％，蒙脱石含量M=

对此类围岩大变形现象，进行的室内物相和微观结构试验14．52～27．96％，阳离子交换量CEC(N)=203．82～

表明第三系粉质粘土含有大量能产生大变形的片状粘土矿356．71mmoVkg，具有弱～中等膨胀性。

物，室外现场直剪流变试验，验证了第三系粉质粘土具有

流变特性；采用数值分析方法研究了流变对隧道结构安全2大变形特征及原因初步判定

的影响，通过增强支护强度以及提高初支和二衬之间预留

经过长达半年以上时间对DIK437+010—100段初支和

变形量的方式来改善隧道设计和施工工艺，让流变引起的

二衬的观察跟踪，发现其大变形主要特征为：①土体浸水

主体变形在二衬施作前完成，最后通过现场监测结果验证

后易软化、泥化、膨胀崩解，自稳能力差；②围岩变形量

优化后的隧道支护设计和施工方法。

大和变形分布不均、不对称，设计给出的预留变形量为100

关键词：隧道；第三系粉质粘土；大变形；控制技术

—150mill，而实际拱顶下沉累计达到200mm以上，单边

中图分类号：U457．2文献标志码：B

水平收敛变形累计达到300～450mm以上；③开挖后变形

文章编号：1672—4011(2013)03—0105—03

速率快且变形时间长，局部地段达数月或半年以上。初支

0前言施作后出现钢拱架弯曲、喷射混凝土开裂、大面积掉块、

侵限；④变形存在突变现象，初支封闭成环、仰拱和填充

迄今为止，第三系粉质粘土的研究成果十分有限，尤施工完毕后，拱顶沉降和水平收敛存在突变过程；⑤在二

其是缺乏第三系粉质粘土地层隧道的受力和变形特征以及衬施作前仰拱填充不隆起不开裂，二衬施工完成后仰拱填

设计施工技术研究。第三系粉质粘土呈坚硬一硬塑状态，充中部出现隆起和纵向连通的张裂缝，宽度3—20mm，向

它是一种典型的粘土岩，具有强度低、受扰动容易开裂和下延伸至仰拱，上隆最大为30lIlIIl。

流变等特点。开展第三系粉质粘土及其隧道支护变形研究导致第三系粉质粘土地层大变形的原因初步判定如下：

难度较大，主要是由第三系粉质粘土自身性质来决定，它①第三系粉质粘土具有硬塑～坚硬，富含钙质结核，其土

属于硬岩和软土中的一种特殊介质。它相对于一般土而言体干燥时呈坚硬状，强度较高，土体浸水后易软化、泥化、

硬度较大，很难象采取常规的取样方法来进行第三系粉质