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膨胀性软岩

2020-08-10 21:55 作者:金沙电玩城 点击:

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  膨胀性软岩以围岩的吸水膨胀性变形为主,围岩的峰后剪胀变形或峰后蠕变(剪胀蠕变)是碎胀型软岩变形的主要原因。至此,对软岩巷道围岩变形的物理化学过程有了全面正确的认识,以此为基础,发展了我国软岩巷道支护理论和技术。

  膨胀性软岩,围岩变形以岩石的吸水膨胀性变形为主,支护对象主要是膨胀性变形,支护的首要任务是防水、治水,将潮湿空气与围岩隔离开来,防止围岩风化、潮解,减少岩体强度的降低。对于这类软岩,支护的阻力并不是一定要很大,如若治水得当,松动圈又不大,软岩也能转化为较易支护的围岩。

  我国煤矿膨胀性软岩较多,粘土矿物成分以蒙脱石、高岭石、伊利石为主;岩石的强度低,空隙度大,吸水膨胀性强。对于这类软岩,首要的任务就是防治水,防止围岩的风化潮解。一方面要尽量减小围岩的吸水膨胀性变形压力,另一方面要尽量保持围岩的强度不丧失。水的问题解决了,支护就容易多了

  膨胀性软岩的鉴别:利用仪器分析测定岩石的矿物成分和膨胀性,岩石干燥饱和吸水率等指标。现场简易鉴别方法:将新鲜岩块放入水中,浸泡24h。如果无任何变化,没有膨胀性;如果岩块裂成小块,具有弱膨胀性;若分解为小粒,则具有较强的膨胀性;如果崩解成泥,将具有极强的膨胀性。

  在膨胀性软岩区域进行隧道施工,由于围岩遇水发生膨胀崩解,会产生一定的膨胀应力和膨胀变形,将给隧道工程带来极大的危害,给隧道施工带来极大的难度。为此,对膨胀性软岩特性进行分析和研究并制定相应的对策,对于膨胀性软岩隧道施工十分重要

  1.岩体含水率增加会导致岩体膨胀变形,应加强对地下水入渗补给条件的调查。

  2.岩石遇水浸泡后迅速开裂崩体,致使岩石饱和抗压强度迅速减小,给隧道防水施工带来难度。

  3.岩石遇水发生膨胀崩体会产住一定的膨胀压力和膨胀变形,所以对隧道支护的质量提出更高的要求

  膨胀性软岩地段隧道施工,应首先进行岩石遇水后的最大膨胀压力和最大自由膨胀量的测定,针对这一情况采取相应的措施。并根据检测结果检算支护所须提供的抗力,来选择应采取何种支护参数。为此,采用如下技术方案:

  在各个工序施工过程中,应加强对围岩位移变形进行量测,成立专门的量测小组,24小时随时监测围岩变形情况。并测定围岩的膨胀压力和膨胀量,将量测结果记录并及时汇总。分析,上报有关部,便于及时正确决策施工方案。

  全断面采用深孔预注浆进行围岩加固,并起到止水的目的,使具有膨胀特性的岩体处于固结封闭状态,并防止地下水浸蚀渗透作用,增加岩体的强度。预注浆深度应不小于10m,间距根据试验测出的扩散半径确定。

  通过膨胀软岩地段应采取超短台阶法进行施工。一是为了防止膨胀变形量太大,不能及时进行临时支护控制围岩变形;二是以便及时封闭围岩防止被水浸泡。三是便于排水。

  开挖完成后应首先于开挖面拱脚及边墙脚部位素喷砼3—5cm,封闭围岩,防止与水接触。于隧道底部挖集水坑,及时将水抽出洞外,防止围岩被水浸泡。

  由于围岩的膨胀特性,对隧道初期支护质量提出了更高的要求,所以应该从初期支护的各个环节予以加强。

  由于膨胀软岩的特殊性质,若采用普通粘结型砂浆锚杆施工,钻孔后易坍孔锚杆很难安装,而且不易保证注浆质量。为此选用集钻、锚、注一体化的自进式锚杆施工。自进式锚杆具有适合隧道狭窄空间工作、锚固长度大、注浆压力高,可对锚杆周围的岩层节理裂缝进行填充和加固的特点,适应于软弱膨胀围岩地段的施工。

  为了增加临近支护的整体刚度,在喷射砼前设置可缩式U型钢架,间距0.6m,与系统锚杆焊接牢固。并采用喷射钢纤维砼,以提高砼的强度,厚度15cm。

  临时支护完成后,应及早施作仰拱砼,尽早形成封闭结构,确保隧道整体稳定。同时根据围岩位移量测资料,待隧道围岩变形稳定后,应及时进行二次衬砌。

  由于膨胀性软岩多分布于含煤地层中,二次衬砌应采用全封闭的气密性钢筋砼。

  为了加强衬砌结构的防渗效果,在初期支护与二次衬砌之间设置全封闭的防水板,同时应在施工缝中设置止水带,并刷深界面粘结剂(止水浆)。

  衬砌过程中,预埋注浆管。待衬砌完成后,应及时进行衬砌背后回填注浆,防止水流通路。

  在隧道膨胀软岩地段施工过程中,应始终加强洞内通风,以降低洞内湿度和温度,尽量控制膨胀围岩的含水率,从根本上解决隧道膨胀围岩施工难关

  李国富. 膨胀型软岩变形机理与特种控制技术[J]. 金属矿山, 2006(9):18-21.

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