《挤压破碎带极高地应力软岩大变形隧道施工关键技术》

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该项目以木寨岭隧道碳质板岩大变形特性为研究方向,主要目标是研究解决挤压破碎带极高地应力软岩大变形控制和导洞释放应技术等问题。由于木寨岭隧道是极高地应力软弱围岩大变形隧道,隧道主要穿越断层破碎带,地质条件复杂、变形控制难度大,致使工程施工难度极大、施工风险极高。基于木寨岭隧道工程特点和难点,积极开展相关科研课题研究,对确保隧道施工安全及工程质量具有十分重要的意义。

此施工难点造成隧道施工工法适应性差、进度慢、安全系数低、扩拆频繁等问题,历经7年联合攻关,一系列的解决了木寨岭挤压大变形控制技术难题,并取得了以下创新:

1、通过现场取样以Burgers模型以及岩石非线性粘弹塑性流变模型对岩石流变试验曲线进行拟合,得出流变方程。根据此方程并结合国内外施工经验,提出围岩大变形分级标准及防治措施,保障了隧道施工安全和结构稳定。

2、针对木寨岭隧道围岩探索研究,得出导洞(净空7-8m)高地应力释放技术控制变形效果显著。

3、采用“边支边让、先柔后刚、柔让适度、刚强足够”的支护原则,首创了高地应力软岩区“应力释放导洞+圆形断面扩挖+四层支护+缓冲层+长锚杆+长锚索+注浆”的综合变形控制体系。

4、在施工中得出经验“抗放相随、有效支护、适时补强”的控制原则,能够更有效的抗变形;提前采取加固围岩措施,可有效控制前期支护变形,为二次村砌施工提供时机条件。

围绕该项目研究获得发明专利3项、实用新型专利1项,发表论文8篇,获得省部级工法1项。

2018年12月7日,广东国评科技成果评价有限公司组织对该项目进行了成果评价,中科院赖远明院士等专家组一致认为挤压破碎带极高地应力软岩大变形隧道施工关键技术该成果达到国际先进技术水平,现场实用性强、创新程度高、综合效益显著。

推广应用中采用该技术近三年来新增销售额35300万元,推广应用效益显著。

成果说明

本研究成果从2011年开始研究,2014年开始应用,2016年在全国多个单位进行了推广应用,项目整体成果直接应用于类似隧道工程的设计与施工,成功建成了被誉为“国内罕见、世界难题”的兰渝铁路木寨岭隧道,并已推广应用到多个软岩大变形隧道的建设。研究成果“挤压破碎带极高地应力软岩大变形隧道施工关键技术”技术创新,理念先进,为同类隧道施工提供了借鉴及参考,社会效益和经济效益显著,具体情况详见《主要应用单位情况表》。

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