地质因素如何影响隧道施工

地质因素如何影响隧道施工

随着世界人口的快速增长，地铁隧道等基础设施建设已成为满足日益增长的交通需求的重要手段。然而，隧道建设面临着诸多挑战，特别是断层带和裂隙岩体等地质条件带来的风险。本文通过一个具体案例，探讨了在软弱断层岩石上修建浅埋地铁隧道可能对邻近结构产生的影响，并通过现场观察、数值模拟和监测分析等方法，详细介绍了如何评估和应对这些风险。

隧道地质和岩土工程勘察的重要性

充分了解地面状况对于降低隧道工程风险至关重要。某地铁隧道项目位于土耳其西部某省南部，经过地质调查发现，该区域由于埋深较浅、岩石和土质软弱，被确定为危险区域。

隧道工程区地质构造

该地铁隧道项目沿线地质构造复杂，包括硫化岩、冲积层、砂岩、粘土岩、卵石（Altindag地层）、粘土石灰岩序列和复理石等。这些地质材料表面覆盖有人工填充物，具有中低强度。

图4 断层带附近的钻孔位置（某轻轨系统第二阶段第二部分岩土工程评估报告）

邻近断裂带的构造和当地地质

研究发现，该地区存在活动断层，任何类型的隧道施工都会受到断层的影响。通过实地研究和实验室测试，发现主要岩石单元包括Altindag地层、安山岩和冲积层。地下水循环特征与土壤单元的粒状结构、岩性性质和岩体节理组的特征密切相关。

近断层带工程岩体特性

在断层带评估过程中，从钻孔中发现的岩石单元主要包括填充材料、冲积层和Altindag地层（中新世沉积岩）。S-15钻孔沿隧道路线不同深度存在冲积层、粘土岩、粉砂岩和砂砾岩重叠。

隧道区断层带调查

隧道区钻孔表明，距断裂带80m的Goztepe站属于中新世砂岩、粘土岩、砾岩层序。断裂带的细节被密集的上部结构完全覆盖，只有在隧道施工过程中的开挖面才能看到。

图12 断层带过渡处隧道路线上的沉降测量线

RS2隧道断层带的二维建模

RS2的有限元分析被用来模拟隧道施工的潜在风险以及断裂带对邻近建筑物的影响。通过对无支护隧道的分析发现，水平与垂直应力比在6.89至10.5之间变化，这会导致隧道壁出现拉伸和剪切破坏。

与RocSupport的交互分析

RocSupport用于评估岩石破坏和保持开挖稳定性所需的支撑。通过分析断裂带的等静应力条件和含水岩石的静水应力条件，用地面反应曲线对断裂带进行了分析。

隧道监控系统获得的结果

通过不断读取和监测通过安装在隧道路径中的螺栓收集的沉降率，可以识别断层带内部和周围地面的变形。对沉降值进行解释并应用于记录隧道开挖对周围建筑物的影响。

结论

地质条件在隧道工程中发挥着关键作用，从了解岩石和土壤行为到识别稳定性和表面变形。通过评估地质成分并在初步阶段使用数值模型中的数据，可以及早发现风险和潜在问题。这些见解还可以帮助找到隧道项目的支持需求，从而节省时间和额外的资源成本。