膨脹土圍巖對隧道施工的危害有哪些?
由于膨脹土圍巖的特殊工程地質(zhì)性質(zhì)及其圍巖壓力特性,使膨脹土的隧道圍巖具有普遍開裂、內(nèi)擠、坍塌和膨脹等變形現(xiàn)象。膨脹土隧道圍巖變形常具有速度快、破壞性大、延續(xù)時間長和整治較困難等特點。施工中常見的幾種情況,簡述如下:
(1)圍巖裂縫:隧道開挖后,由于開挖面上土體原始應力釋放產(chǎn)生脹裂;另外,因為表層土體風干而脫水,產(chǎn)生收縮裂縫。同時,兩種因素都可以使土中原生隱裂隙張開擴大。沿圍巖周邊產(chǎn)生裂縫,尤其在拱部圍巖容易產(chǎn)生張拉裂縫與上述裂縫貫通,形成局部變形區(qū)。
(2)坑道下沉:由于坑道下部膨脹土體的承載力較低,加之上部圍巖壓力過大,而產(chǎn)生坑道下沉變形。坑道的下沉,往往造成支撐變形、失效,進而引起土體坍塌等現(xiàn)象。
(3)圍巖膨脹突出和坍塌:膨脹土開挖過程中或開挖后,圍巖產(chǎn)生膨脹土變形,周邊土體向洞內(nèi)膨脹突出,開挖斷面縮小。在土體喪失支撐或支撐力不夠的狀態(tài)下,由于圍巖壓力和膨脹壓力的綜合作用,使土體產(chǎn)生局部破壞,由裂縫發(fā)展到出現(xiàn)溜塌,然后逐漸牽引周圍土體連續(xù)破壞,形成坍塌。
(4)底鼓:隧道底部開挖后,洞底圍巖的上部壓力解除,又無支護體約束的條件下,由于應力釋放,洞底圍巖產(chǎn)生卸荷膨脹;加之坑道積水,使洞底圍巖產(chǎn)生浸水膨脹。因而造成洞底圍巖鼓出變形。
(5)襯砌變形和破壞:在先拱后墻法施工中,拱部襯砌完成后至開挖馬口的這段時間,由于圍巖和膨脹壓力,常常產(chǎn)生拱腳內(nèi)移,同時發(fā)生不均勻下沉,拱腳支撐受力大,發(fā)扭曲、變形或折斷。拱頂受擠壓下沉,也有向上凸起。拱頂外緣經(jīng)常出現(xiàn)縱向貫通拉裂縫,而拱頂內(nèi)緣出現(xiàn)擠裂、脫皮、掉塊現(xiàn)象。在拱腰部位出現(xiàn)縱向裂縫,這些裂縫有時可發(fā)展到張開、錯臺。當采用直墻時,邊墻常受膨脹側(cè)壓而開裂,甚至張開、錯臺,少數(shù)曲墻也有出現(xiàn)水平裂縫的情況。當?shù)撞课醋鲅龉盎騼H做一般鋪底時,有時會出現(xiàn)底部鼓起,鋪底被破壞。