断层破碎带内隧道施工围岩稳定性研究

周耀

摘 要：在隧道施工中，做好断层破碎带内隧道施工围岩稳定性处理工作能够提高施工效果。基于此，本文由断层破碎带内隧道施工围岩稳定性关键技术展开论述，从主要断裂构造、隧道与断裂的相互影响、断层破碎带内隧道施工围岩稳定性建议这几个方面阐述了稳定性分析过程，希望能够为隧道建设事业提供助力。

关键词：隧道施工;围岩施工;隧道断层

断层、破碎带等不良地形作为隧道施工中经常需要面对的问题，如果不能及时解决，则很容易导致涌水、塌方等事故，影响隧道施工的正常落实，因此，技术人员需要深入分析断层破碎带内隧道施工围岩稳定性，并根据研究结果，来采取有效措施来应对断层、破碎等不良地形，提升隧道施工水平。

1 断层破碎带内隧道施工围岩稳定性关键技术

在断裂破碎带中，工作人员需要结合隧道施工过程力学、隧道支护与围岩作用关系研究、隧道围岩稳定性控制理论等专业技术知识，合理制定断层破碎带这一不良地形的应对方法，并采取有效措施，强化围岩的稳定性，保障隧道施工的效果。在施工过程中，工作者应当灵活运用隧道地层变形技术，来准确地分析和评价当前的断层、破碎带现状，并采取相应的监控测量技术，来为大断面隧道的开挖，提供技术支持，同时，合理化软弱围岩隧道的整体设计，为隧道施工奠定良好的基础。

在围岩的稳定方面，工作者还要积极应用隧道围岩稳定性控制技术，根据围岩的机理，以及区域性现状，评价和分析围岩的性能，然后针对性地弥补围岩结构中的薄弱项，深入优化围岩结构的稳定性，降低断层、破碎带对隧道施工产生的影响，提升隧道工程的施工水平。对于断层、破碎带地形中经常存在的富水问题，工作者还要采用高地应力与富水隧道建造技术，分析地下水与围岩、支护性能之间的关系，降低涌水、坍塌事故发生的几率，保障整体结构施工的科学性和合理性，为隧道围岩稳定性优化施工提供关键的技术支持。此外，施工者还要准确选择相应的施工技术，来强化断层破碎带条件下，隧道整体结构的耐久性。

2 断层破碎带内隧道施工围岩稳定性实例分析

2.1 工程概况

该隧道工程位于高山峡谷地貌中，地形起伏较大，并且内部结构较为复杂。在勘探期间，工作者发现施工现场多个区域受到了断裂性构造的影响，整体的岩层比较破碎，属于断层破碎带结构，为施工增加了极大的难度。此外，在隧道进口位置，还存在一些危岩体，容易产生泥石流堆积问题，同时，经过测量，勘探人员发现该区域地震动峰值的加速度为0.2g，因此，设计者将此次工程的地震基本烈度定为Ⅷ，需要施工人员采取相应的措施，来有效应对基于上述环境下的断层破碎带地形，保障工程的顺利完成。

2.2 分析过程

2.2.1 主要断裂构造

2.2.1.1 F1断层

松多隧道主要拥有两条断层，分别是F1以及F2断层，两条断层都是属于活动断层。其中的F1断层属于区域性质的主断层，在整个松多隧道的北侧大概三百到五百米左右通过，属于逆冲断层的一种，整个逆冲断层与隧道的整体走向接近水平，走向近EW，断层的破碎带宽为八十米到一百三十米之间。因为这种F1断层的影响，隧道的隧址区岩石岩体大多呈现为块状以及碎块状。

2.2.1.2 隧道围岩的影响

F1断层的断裂与松多隧道的最小距离为三百米，对F2断层的隧道围岩影响很大，因为整个松多隧道的出门端就在次级断层的上盘，而岩断层中岩体极其破碎，同时断层的破碎还带有腹水，所以特别容易引发涌水、垮塌等一系列的安全事故，具有极大的安全隐患。根据《公路隧道设计规范》的计算，围岩质量的指标BQ以及修正值[BQ]应该在进行修建时考虑到地下水、以及初始应力状态的修正系数还有软弱结构面的影响。全部考虑过后根据计算得出的最终结果，将隧道出口位置的围岩级别设为V级，受到了F2断层的影响十分明显[1]。

2.2.1.3 断裂区隧道的用水量计算

F2断层里面包含非常丰富的水量，而且经过构造应力的影响，会导致地表水以及深部的地下水之间保持着相互联系的连接通道。隧道区的地下水一般会通过降雨来进行入渗补给，所以能够使用年均降雨量预测出隧道的整体涌水量，

2.2.2 隧道与断裂的相互影响

2.2.2.1 隧道断裂区的数值及参数

通过在隧址区的实际勘察得到的数据，通过使用数据的仿真方法来计算出连续下雨工况以及正常工况中隧道的开挖情况。对断层以及隧道在进行施工过程中的稳定性进行分析，从而能够确认隧道的具体支护方法，也可以通过对松多隧道的左右硐进行位移监测，至于断裂区的隧道开挖围岩的具体参数的选择相对于结果的影响会很大，所以在进行参数测试时，可以通过室内土工的测试方式来实施，并且结合当地的一些其他工程以及数据资料可以进行适当的调整。

2.2.2.2 破碎带软化对隧道稳定性影响分析

断层带在构造应力的作用下，造成深层地下水、地表水两者之间形成互有关联的水力通道。在降雨的自然条件作用下，雨水经历水利通道，直接抵达断层破碎带，一方面提升了上部围岩的承受压力，另一方面对破碎带岩层造成了软化影响，严重危及隧道稳定性能。如图2所示，对比分析出围岩挖建在降雨条件下，引起隧道各部位的变形问题[2]。

分析图1数据可知，隧道围岩变形的特征为：

2.2.2.2.1 针对同一隧道，相同位置存在的垂直与水平变形规律，具有较大差距。其中垂直变形量问题较为严重的位置在于：硐的顶端与底部，而水平位置产生的变形问题集中在拱腰位置;

2.2.2.2.2 持续降雨问题，造成了破碎带岩体的性能弱化问题，造成隧道稳定性发生一定程度的弱化，危及隧道安全。

3 断层破碎带内隧道施工围岩稳定性建议

3.1 突水、突泥相关防护建议：松多隧道在与F2断层发生斜交时，与松多断裂带之间的距离较近，极易引发突水突泥问题。对此问题，一方面建议隧道的涌水量因数设计在每天4843.35立方米，另一方面建议隧道在实际作业期间，采取预先预报、输排水等方式，以此尽可能地回避在雨季天气施工作业。

3.2 围岩失稳应采取的防护建议：松多隧道出口位置，穿越LE1断层F2、F1，此位置作为主要的断裂的影响路带，对此问题应采取的措施为：建议在隧道区断层作用区域内的V级围岩，采取CD作业方式，开挖长度应控制在合理的范围内，作业爆破应选择微震光面的作业工艺，尽可能地减少不良作业引起的围岩破坏问题，并采取超强长管棚、嘲笑导管等设备，对其实施支护;在隧道作业期间采取地质雷达、TSP系统等方式，其中TSP系统是隧道地质预报应用平台的简称，以此完成地质超前预报、监控量测等工作，以此全程把握围岩与支护两个区域的工作状态，借助数据分析，调整支护参数，以此作为施工作业的指导性参数，用于事故分析与险情探测，具有良好的应用效果。

4 结语

综上所述：结合松多隧道的勘察资料，对此隧道修建期间，可能性遭遇突水、围岩失稳等问题开展详细探讨，并以此为基础，研究隧道挖建、持续降雨等事件引发的隧道安全问题，总结出以下结论：

4.1 在两条断层因素的影响作用下，松多隧道围岩的级别在V，预测其涌水容量为每天1472.4立方米，施工期间发生的围岩失稳风险系数较高;

4.2 在受力不均的情况下，隧道左右两侧的硐具有不一致的稳定性，隧道支护应结合硐的实际情况，制定科学的防护措施;

4.3 降雨自然条件，在一定程度上削弱了隧道作业安全，在施工期间应采取隧道防排水的良好措施，提升隧道安全性能。

參考文献：

[1]罗秀瑚.断层破碎带地段隧道施工控制技术研究[J].工程技术研究，2018（16）：251-252.