摘要：为了研究湿陷性黄土地区隧道工程的稳定性，对郑西高铁某隧道的沉降变形情况进行了分析，分析了增湿情况下的黄土的含水量变化情况，对其湿陷性及湿陷引气的隧道沉降变形进行了分析，希望对湿陷性黄土地区的隧道变形提供帮助。以下是小编精心整理的《湿陷性黄土隧道工程论文 (精选3篇)》的文章，希望能够很好的帮助到大家，谢谢大家对小编的支持和鼓励。
复杂地质环境下高速公路的隧道施工浅析
摘 要：近几年，我国社会经济的高速发展，使得交通运输业的发展规模得以扩大，也因此，高速公路的建设需求正在急剧增加，人们对于高速公路的建设质量也愈发重视。隧道工程作为山区高速公路建设体系中的一部分，其自身的质量会对高速公路的整体质量产生直接影响。所以，在对隧道工程进行施工时，相关施工单位做好施工区域地质环境的勘察工作，掌握隧道工程所处环境的具体情况，据此制定出科学合理的施工方案。对于处在复杂地质及环境中的隧道工程而言，其修建难度非常大，施工单位需要采用合适的施工技术，确保高速公路隧道的施工质量与施工安全。
关键词：复杂地质环境;高速公路;隧道施工
0 引言
隧道工程是高速公路建设体系中的重要施工环节，施工单位在对高速公路进行施工建设时，需要对隧道施工技术加以重视，并对其进行科学研究分析，以便于选择出合适的施工技术，借此缩短高速公路隧道工程施工周期，降低施工成本，有效解决隧道施工中存在的问题，以此提高隧道工程的施工质量。高速公路隧道施工对于技术性及专业性的要求比较高，尤其是在复杂的地质环境下，施工单位更要加大对隧道施工的监管力度，使用科学合理的技术，保障高速公路隧道工程质量。
1 高速公路隧道工程的常见复杂地质环境
在进行高速公路隧道工程的施工时，经常会遇到以下几种复杂的地质环境。
其一，不良地质条件。所谓的不良地质条件，就是指容易发生滑坡、泥石流等灾害的地质环境，还包括存在煤层瓦斯、湿陷性黄土等条件的地质环境，若是在这种地质环境中进行隧道施工，很容易出現地基下沉、围岩变形、塌方、瓦斯爆炸等多种质量问题与安全事故;
其二，岩溶带。这种地质在西南地区比较常见，若是高速公路隧道工程处在岩溶地带，其施工质量则会受到不利影响，可能还会出现突水、突泥等问题;
其三，大断层围岩带。在部分高速公路隧道工程的施工过程中，存在区域性的断层问题，这会对隧道工程施工产生比较大的危害，通常情况下，隧道工程的施工规模都相对较大，很难对大断层带存在的风险进行准确判断，而且在这种地质环境下开展施工工作，需要投入大量的施工成本，其施工难度也更大;
其四，膨胀围岩。对于膨胀围岩来说，其内部一般含有比较多的水分，并且其在遇水时体积会变大，且会产生较大的内应力;
其五，软弱围岩。软弱围岩自身的承载能力较低，且黏结力也相对较小，一旦遇水，就很容易出现被软化，若是不对其加以处理，则会致使隧道工程出现裂缝、塌方、滑坡等多种问题。
2 复杂地质环境下高速公路隧道的施工问题
2.1 地质环境具有较高的复杂性
当前，高速公路的建设需求及规模正在不断扩大，其覆盖范围也变得越来越广，其中就包括山区或者是一些地貌奇特的地区。由于地质环境比较恶劣，就使得高速公路隧道工程的施工进度、施工安全、施工质量得不到有效保障。另外，部分施工区域的地质环境相对较差，地下岩层的结构具有较高的复杂性，且坚固性比较低，甚至还处于断层地带，面对这种地质环境，高速公路隧道工程的施工难度将会提升。若是岩石的硬度也较低，则会致使岩石出现变形问题，进而造成隧道倒塌。此外，一些高速公路隧道工程的建设还会处在特殊地段，比如，矿洞、黄土地等，在这些特殊路段开展隧道施工作业，会有较大可能接触到地下水管道、天然气管道等相关基础设施，并对地表结构造成影响，提升地面坍塌的几率，以至于对人们的生命安全产生较大的威胁。
2.2 隧道施工技术水平较低
施工技术在高速公路隧道施工中占据着非常重要的位置，其自身在隧道工程施工中的有效应用，有利于保障隧道工程的施工质量。为了减少隧道工程施工中的各种问题，提高施工质量与安全，施工单位则需要引进先进的掘进机法、钻爆法等，并将其与原有的支护技术、通风技术等进行有机结合。但是，就实际情况来看，部分施工单位因为资金投入不足、施工人员技术水平较低等多种因素，导致技术得不到有效的改进，也难以发挥出积极效用，最终影响到工程质量。
3 复杂地质环境下高速公路隧道施工的有效措施
3.1 地质勘测
由于复杂的地质环境会对高速公路隧道工程施工产生极大的负面影响，因此，施工单位要加强对复杂地质环境的重视，并做好相应的地质勘测工作。其一，施工单位可以结合地貌图对具体的施工地质情况进行科学的分析，明确该地质条件下施工中可能会出现的地质灾害、意外事故等，而且施工单位还需要准备相应的测量仪器，对施工区域的地质进行勘测，根据勘测数据信息对施工方案进行合理编制;其二，施工人员要对隧道施工所处区域的地形地貌进行全面的掌握，并合理布设与打设地质探孔，根据所得的芯样，对隧道线型范围内的地质情况予以科学判断。与此同时，还要对地质情况进行全方位分析，以此对隧道施工区域中的岩溶、破碎带、软弱岩层等不良地质的范围予以明确，为隧道施工提供可靠的参考依据。
3.2 断层与破裂带施工要点
若是施工单位在断层、松散易风化、破裂带等不良地质区域内，进行高速公路隧道施工，特别是建设大跨径的隧道工程时，应该采用三台阶法开展施工作业，并且还要使用超前地质钻探地质预报这一技术，在对普通的隧道工程进行施工建设时，施工人员要使用直径为42 毫米的超前注浆小导管，并结合具体的地质情况，合理设置导管长度，利用施压这一方式，对水泥浆体进行灌注，借此对松散岩体予以固结，进一步增强围岩的强度，降低围岩变形问题出现的几率，以此实现对隧道的有效加固支护。另外，施工单位在对高速公路隧道进行开挖施工时，需要使用光面爆破技术，而且要根据围岩的实际情况，选择合适的钻孔装置，制定出科学的爆破计划，保证开挖施工的效果。在对隧道进行爆破施工时，施工人员要对周边眼间距、掏心眼深度、炸药用量等多方面进行合理调整，以免对周边的围岩造成不良影响，确保围岩的整体性，提高施工的安全性。
3.3 隧道变形控制技术要点
多数高速公路隧道施工区域，都存在炭质泥岩、分质泥岩等地质，以至于在隧道施工过程中，很容易出现软化问题，且地下渗水情况也比较严重，甚至还会出现塌方事故。为了提高公路隧道的承载力，施工单位则采用科学施工技术，开展有效的超前地质钻探工作，明确地质的具体情况，并使用预留变形量加大、初期支护加强这一方式，在变形沉降问题比较严重的位置进行二次衬砌，还可以使用注浆加固技术，促使高速公路隧道工程的抗塌方性能及抗变形能力得以增强。另外，在大理大南进行高速公路隧道工程的施工建设时，施工单位还要开展有效的前期监测工作，对容易发生塌方事故的地段进行判断，并要求施工人员进行锚杆支护，然后将钢筋网挂上，对其补喷适量的钢纤维混凝土，在渗水严重的路段加水玻璃注浆，实现对隧道工程变形问题的有效规避，尽可能的降低塌方、变形问题的出现几率，确保整个高速公路隧道工程的施工质量，使其能够安全投入运行。
4 结语
通过上述分析，若是高速公路隧道工程的施工建设，处在复杂性较高的地质环境中，相关施工单位就需要对该地质环境进行详细的了解，结合实际情况，选用合理有效的施工技术，借此为隧道工程的施工质量提供支持。另外，在具体的隧道工程施工建设过程中，施工单位必须要对地质环境进行深入且全面的分析，并且要做好超前地质钻探预报工作，明确地质环境详情，制定出科学的施工方案，对施工中可能会出现的岩溶、渗水、裂缝、塌方等多种问题予以有效规避，促使高速公路隧道的施工质量、施工安全能够在复杂的地质环境下得到良好的保障。
参考文献：
[1]王坤.高速公路隧道施工技术与质量控制研究[J].建材与装饰，2017（16）：233-234.
[2]刘杰.高速公路隧道施工质量控制要点分析[J].交通世界，2016（24）：66-67.
作者：郑云
增湿作用下某湿陷性黄土隧道沉降变形分析
摘要：为了研究湿陷性黄土地区隧道工程的稳定性，对郑西高铁某隧道的沉降变形情况进行了分析，分析了增湿情况下的黄土的含水量变化情况，对其湿陷性及湿陷引气的隧道沉降变形进行了分析，希望对湿陷性黄土地区的隧道变形提供帮助。
关键词：黄土;冻融循环;含水量;稳定性
由于新黄土在形成过程中气候干燥，土中所含的碳酸盐、硫酸钙等在土的颗粒表面析出胶结物与粘粒的结合水、毛细水共同形成较好的粘结性，使土在自重作用下形成具有大孔隙的黄土，不能达到正常固结，常处于欠固结状态。这类黄土一旦被水浸湿后，由于水分子楔入颗粒间，破坏原来的联结及造成盐类溶解，使土的抗剪强度降低，土体在自重或上部荷载的附加作用下产生显著的下沉变形，造成上部建筑物的沉降变形，形成病害，这就是黄土的湿陷性。
对于湿陷性黄土隧道增湿作用下研究，国内外研究主要集中在以下方面。田宝华[1]以某一铁路客运专线试验段工程为例，对湿陷性黄土地基处理方法与效果、复合地基承载力与沉降分析计算，控制路基沉降措施等方面进行了探讨。常秀峰[2]结合吴子高速张家沟隧道左右线2座大断面湿陷性黄土隧道的施工，分析并总结出地表沉降开裂、拱顶下沉、水平收敛和开挖工序、雨水的关系和变形规律，由此提出大断面湿陷性黄土隧道施工变形控制的措施，并提出变形需进一步研究探讨的设计和施工建议。邵生俊[3]结合试验得出的湿陷系数计算隧道下地基土在实际压缩应力条件下的湿陷变形量。在考虑黄土结构性的条件下，利用太沙基公式计算隧道围岩应力，得到了围岩压力随黄土结构的变化关系。朱国保[4]针对黄延高速HY-08标段汉寨隧道的地质特点，研究了湿陷性黄土公路隧道包括开挖、支护、二衬及监控量测等几个主要工序中不同于其它地质条件下的隧道施工值得注意的关键问题。张茂花[5]通过实验总结了黄土实现变形和抗剪强度指标随饱和度以及压力变化的规律，建立了湿陷性黄土增（减）湿变形的本构模型。王梅[6]通过对不同湿陷性黄土土工试验，借助扫描电子显微镜测试技术，提出了黄土湿陷的主要构造因素，总结了微结构特征与湿陷性之间的统计关系。张茂花[7]分别采用单线法和双线法对原状Q3黄土进行了增、减湿情况下的单轴压缩试验，总结了黄土的压缩变形随饱和度变化的规律。
为了揭示黄土隧道运行期可能浸水增湿引起的沉降变形，应用有限差分法首先进行开挖施工过程，确定成洞后围岩的应力场。然后，依据地表浸水入渗计算结果，考虑黄土增湿引起的自重增加和变形模量减小，再进行增湿变形计算。
1 某客专湿陷性黄土隧道工程概况
某客专沿线黄土一般均具有湿陷性， 本线湿陷性黄土的特征是湿陷厚度大，场地湿陷等级高。宝鸡-太宁沟段渭河高阶地和黄土残塬区多具自重湿陷性，湿陷性黄土厚度可达10～18m， 湿陷等级Ⅱ～Ⅲ级;太宁-元龙段西秦岭中山区湿陷性黄土零星分布;元龙-天水段分布广泛，厚度10～30m，多具自重湿陷性，湿陷性黄土厚度10～22m， 湿陷等级一般为Ⅲ级（严重）～Ⅳ级（很严重）;天水至兰州黄土高原梁峁区等地段，均为自重湿陷性场地，湿陷性黄土层厚度20～25m，最厚达40m，湿陷等级为Ⅲ（严重）～Ⅳ级（很严重）的自重湿陷性黄土;雷坛河阶地及兰州西站黄河二级阶地，湿陷性黄土层厚度可达17m，湿陷等级为Ⅱ级（中等）～Ⅲ级（严重）自重湿陷性黄土。
2 分析和模拟方法
本次计算采用FLAC3D有限差分数值模拟软件模拟隧道施工过程，隧道的开挖采用程序内置的空单元模型（null）来实现，空单元区域的应力被设置为零，在这些区域中没有重力作用。支护结构的模拟分为超前支护的模拟、掌子面支护的模拟和衬砌结构的模拟，初衬采用壳单元（shell）模拟;二衬采用实体单元进行模拟，其实现方式为将钢筋混凝土的参数赋予代表二衬的单元材料;小導管超前支护采用beam结构单元+加固圈模拟，beam结构单元模拟超前小导管，加固圈即超前注浆加固区域，实现方式与二衬的模拟相同。
针对某隧道在不同的隧道埋深和入渗边界条件下，进行应力和变形计算，分别选取五种隧道埋深，并考虑不同的入渗边界条件。对于隧道场地区域内存在陷穴的情况，以某隧道为例，考虑隧道埋深及不同的入渗边界条件，选择隧道埋深为5m，入渗边界条件为降雨+蒸发和降雨+蒸发+灌溉。
3 湿陷性黄土隧道增湿沉降分析
计算采用摩尔—库伦模型，由某隧道所选取的各种计算参数，其中，体积模量K和剪切模量G可根据计算公式由压缩模量Es确定的变形模量及泊松比μ得出。在考虑降雨及降雨和灌溉同时作用的情况下，根据渗流计算的结果，确定出洞室顶部由于水体入渗导致含水量变化较大和相对变化较小的区域。考虑降雨条件下某隧道埋深5m时，工后增湿变形和洞底竖向应力变化较大。
由于隧道衬砌结构横断面近似为圆形，所以隧道衬砌结构阻水引起的隧道拱顶洞周浸润范围为半圆形和扇形，促使隧道围岩土体增湿变形引起地表横断面沉降形状为类似沉降槽正态分布曲线形状。拱底围岩土体增湿变形横断面沉降形状与地表的一致。对于隧道而言，隧道拱底湿陷变形对隧道衬砌结构危害最大。围岩拱底增湿变形在洞底以下的随埋深的增大逐渐减小。降雨和降雨灌溉引起增湿变形导致隧道拱底竖向应力的变化较小。降雨灌溉引起隧道围岩湿陷性变形促使的地表沉降，较降雨的要大;对于隧道拱底围岩湿陷性变形、拱底围岩应力影响较小，降雨灌溉与降雨基本一致。随着埋深的增加，湿陷性变形引起地表沉降、拱底沉降均增大而增大，这是由于隧道在深埋时，湿陷性土层厚度的增大，围岩压力也增大，引起的增湿变形较大。某隧道不同埋深的降雨和降雨灌溉引起拱底最大沉降量为1.85mm～5.75mm。
4结论
研究可得，湿陷性黄土地区，增湿作用会有效地加大隧道的围岩变形，降低隧道的稳定性，在湿陷性黄土隧道地区，对隧道的安全性应考虑增湿等情况的影响。
参考文献（References）：
作者：乔红彦 田俊峰 于苹
大断面湿陷性黄土隧道施工技术
【摘要】隧道工程项目在施工发展中，大断面湿陷性黄土地质结构的出现，为常见的一种不良地质现象。该类现状下如何有效的开展隧道工程施工，并且合理的控制工程施工质量，则引起了施工人员及技术研究人员的重视。文章针对大断面湿陷性黄土隧道施工技术，进行简要的分析研究。
【关键词】大断面湿陷性黄土;隧道工程;技术应用;措施
1、大断面湿陷性黄土地质结构特点分析
1.1稳定性差
大斷面湿陷性黄土地质结构，从其地质结构方面进行分析，稳定性差为主要的地质特点。其中稳定性差的现象，主要表现为：工程施工中黄土地质结构，遇水产生了较大的沉降现象，以及塌陷现象，严重的影响了工程施工进度。
1.2荷载能力弱
隧道工程施工中出现大断面湿陷性黄土地质结构，其中荷载性能弱为主要的地质结构特点。其中荷载性能弱的现象，主要表现为：地基面的荷载性能较弱，无法有效的进行荷载，且存在较大的安全隐患。造成在具体的施工作业中施工阻碍多，施工进度缓慢，严重的影响了工程施工质量。另外荷载性能弱的现象出现，对于工艺技术的选用，以及工程设计作业的开展，也造成了较大的影响。
2、大断面湿陷性黄土隧道施工技术实施中的主要内容分析
2.1技术交底，土方施工
大断面湿陷性黄土隧道施工技术在实施中，首道工序即为：技术交底及土方作业。其中技术交底作业在开展中，为确保技术交底质量的合格性，现场交底作业应由设计方，施工方，业主方进行三方交底，以此及时确定相关施工内容，同时合理的划分施工责任。另外土方施工作业在实施中，主要结合工程施工设计进行结构面的开挖作业，开挖中为降低结构面的坍塌机率，挖掘顺序应依照由上而下的原则进行实施。另外在开挖作业中还应针对结构边坡实施挂网防护作业，以此确保边坡结构的稳定性。洞口开挖前，根据洞口地形情况事先作好洞顶截水天沟等砌筑工作，排水工程在施工中，必须注意与周围排水系统连通，保证路基安全稳定，水流畅通。
2.2结构初期加固
大断面湿陷性黄土地质结构中的隧道施工，加固作业的实施，对于工程的稳定施工意义重大。其中关于初期加固作业的实施，主要通过两个环节进行控制。其一落实结构防水，排水作业;其二实施结构混凝土加固作业。其中防水及排水作业的实施，主要通过铺设排水沟，顶部砌筑截水沟的方式进行作业。
2.3结构变形监测
大断面湿陷性黄土地质结构在施工中遇水沉降，塌陷，为常见的一类不良现象。因此在具体的施工作业中落实结构变形监测，也为重要的施工内容。其中结构变形监测作业的实施，主要通过在洞口，洞内，水平面，沉降区，以及拱顶部分设置沉降监测点的方式，进行结构间的变形现状监测，及时针对结构区域出现的不良变形现象，进行处理及数据分析作业。另外在断面监测作业的实施中，应以施工工段为节点进行分段监测，一般情况下每5m设置一个断面监测点。
2.4隧道开挖
大断面黄土隧道开挖根据围岩地质情况和设计要求，一般采用三台阶七步开挖法或者CD、CRD开挖法，隧道挖掘在持续推进的过程中，为降低挖掘扰动过大造成的结构面塌陷单次开挖工段距离应进行一定的缩减，一般情况下单次挖掘距离应控制在0.5m-1m左右，另外相邻隧道的挖掘施工中，两边挖掘工序应规避同时施工，施工工段间距应控制在3-5m的差异范围。另外在开挖过程中应实时监测初期支护结构的变化，以及核心土的稳定性现状，并及时结合监测数据，进行施工工序的优化。以此减少因持续挖掘扰动过大，以及支护力不足，结构受力不均衡产生的安全事故现象。
2.5支护
隧道挖掘过程中支护作业的实施为核心施工工序，良好的支护作业实施，对于结构安全性控制，以及后期工序的稳定开展奠定了良好的基础。其中在具体的结构支护施工中，主要采用钢架结构，钢筋网，以及锚杆装置，进行隧道结构的支护作业。其中在具体的结构支护施工中，施工人员应注重落实结构固定作业，以及钢架结构间的加固作业，以此确保支护效果的合理发挥，同时减少因结构受力不均衡，产生的支撑结构变形等不良现象。
2.6封闭成环
初期加固混凝土喷射完成以及支护施工完成之后，隧道施工中应尽快完成封闭成环作业，以此提升隧道结构的整体性。其中在具体的封闭成环作业实施中，通常的封闭成环分为临时封闭成环，以及永久闭合结构两种。其中在初期挖掘施工，以及初期支护施工中的封闭成环为临时性封闭成环。后期在混凝土结合拱墙混凝土作业形成的封闭成环作业，为永久闭合结构。其中在具体施工中封闭成环作业的实施，应注重基础加固作业的控制，以及混凝土浇筑结构的养护作业，以此确保封闭成环质量的合格性，同时达到提升整体隧道施工质量的目的。
2.7避车洞施工
避车洞位置施工是整个黄土隧道施工中风险最高的部位，围岩应力复杂，结构变形较大，在施工避车洞之前，正线初期支护必须要封闭成环，然后在设计位置切除初期支护钢架，一榀一榀掘进和支护，针对大尺寸避车洞，还要采用工字钢进行临时横向支撑，防止结构变形过大造成塌方。在避车洞位置加密监控量测点的布置，不断进行围岩变形监测，一旦变形量超标，采取必要的加固措施。
3、大断面湿陷性黄土隧道施工技术实施中的注意事项分析
大断面湿陷性黄土隧道施工技术的实施，由于整体的工程工序较多，因此在具体的施工作业中，施工单位还应注重落实安全管理作业，以及现场监管作业。其中安全管理作业的实施，主要从人员安全意识教育培训，安全管理制度设计，以及现场安全防护，机械设备安全管理应用的方面进行实施。其次现场监管作业的实施，主要从工序监管，数据监测，阶段性验收的方面进行发展，以此保障工程项目的安全稳定施工，同时达到合理提升工程施工质量，增强工程实际应用效果的目的。
结语：
大断面湿陷性黄土隧道工程的施工，从其工序的组成方面，以及技术要求方面进行分析，工程施工单位在具体的项目实施中，为切实有效的提升工程施工质量，优化工程管理效果。实际施工发展中还应从安全管理，现场监管，结构养护，材料检测，数据分析的方向进行发展。以此规避因现场监管不到位，安全管理不到位，产生的施工安全事故，同时达到合理促进工程项目安全稳定施工发展的目的。
参考文献：
[1]高晓培，胡晓伟.大断面湿陷性黄土隧道施工技术[J].建筑工程技术与设计，2015，（13）：182-182.
[2]杜振兵.大断面湿陷性黄土隧道围岩施工技术分析[J].交通世界（下旬刊），2018，（6）：112-113.
[3]宫国伟.分析大断面湿陷性黄土隧道施工技术[J].建筑工程技术与设计，2017，（14）：500-500.
作者：何世军
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