斷層破碎帶內隧道施工圍巖穩定性研究

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定性處理工作能夠提高施工效果。基于此，本文由斷層破碎帶內隧道施工圍巖穩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定性建議這幾個方面闡述了穩定性分析過程，希望能夠為隧道建設事業提供助力。

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定性，并根據研究結果，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、隧道圍巖穩定性控制理論等專業技術知識，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、破碎帶現狀，并采取相應的監控測量技術，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。

在圍巖的穩定方面，工作者還要積極應用隧道圍巖穩定性控制技術，根據圍巖的機理，以及區域性現狀，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，深入優化圍巖結構的穩定性，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，為隧道圍巖穩定性優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，工作者發現施工現場多個區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，勘探人員發現該區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，隧道的隧址區巖石巖體大多呈現為塊狀以及碎塊狀。

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，所以特別容易引發涌水、垮塌等一系列的安全事故，具有極大的安全隱患。根據《公路隧道設計規范》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、以及初始應力狀態的修正系數還有軟弱結構面的影響。全部考慮過后根據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系的連接通道。隧道區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 隧道斷裂區的數值及參數

通過在隧址區的實際勘察得到的數據，通過使用數據的仿真方法來計算出連續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測，至于斷裂區的隧道開挖圍巖的具體參數的選擇相對于結果的影響會很大，所以在進行參數測試時，可以通過室內土工的測試方式來實施，并且結合當地的一些其他工程以及數據資料可以進行適當的調整。

2.2.2.2 破碎帶軟化對隧道穩定性影響分析

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數據可知，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 持續降雨問題，造成了破碎帶巖體的性能弱化問題，造成隧道穩定性發生一定程度的弱化，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斷層發生斜交時，與松多斷裂帶之間的距離較近，極易引發突水突泥問題。對此問題，一方面建議隧道的涌水量因數設計在每天4843.35立方米，另一方面建議隧道在實際作業期間，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。

3.2 圍巖失穩應采取的防護建議：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：建議在隧道區斷層作用區域內的V級圍巖，采取CD作業方式，開挖長度應控制在合理的范圍內，作業爆破應選擇微震光面的作業工藝，盡可能地減少不良作業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;在隧道作業期間采取地質雷達、TSP系統等方式，其中TSP系統是隧道地質預報應用平臺的簡稱，以此完成地質超前預報、監控量測等工作，以此全程把握圍巖與支護兩個區域的工作狀態，借助數據分析，調整支護參數，以此作為施工作業的指導性參數，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、圍巖失穩等問題開展詳細探討，并以此為基礎，研究隧道挖建、持續降雨等事件引發的隧道安全問題，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，施工期間發生的圍巖失穩風險系數較高;

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.