韩赟, 王新东, 贺思悦
铁道工程学报. 2025, 42(2): 51-56.
研究目的:为保证凝灰岩地层隧道施工与运营期安全,采用现场取样进行室内试验研究了凝灰岩地层工程特性,结合在建西成铁路利仁隧道凝灰岩段施工期灾变情况,提出工程对策,并现场应用验证其效果,有利于明确凝灰岩地层对隧道影响,完善隧道设计理论。
研究结论:(1)弱风化硬质凝灰岩呈凝灰质砂状结构,矿物组成以砂状矿物为主,岩石水稳性相对较好,以无膨胀性为主,不需要加强措施;强风化软质凝灰岩呈凝灰状结构,矿物组成以火山灰为主,蒙脱石等亲水性矿物含量高,水理特性明显,以中等-强膨胀性为主;(2)弱风化硬质凝灰岩强度较高,隧道掌子面自稳性较好,现场无相应段落灾变;强风化软质凝灰岩强度较低,甚至无法取样,为极软岩,隧道掌子面自稳性较差,现场有相应段落发生多次掌子面溜塌、初支侵限、喷混开裂及脱落,开挖后基底1~2 m凝灰岩崩解软化,需要加强措施;(3)采用工程类比法提出强风化软质凝灰岩段隧道工程对策:变形控制措施有加强超前支护、拱墙径向注浆、初支与二衬间设置缓冲层等,基底安全控制措施有钢管桩与隔水层等,现场试验表明采用上述工程对策控制变形效果显著;(4)本研究成果可为类似凝灰岩地层铁路隧道设计提供参考。