隧道水文地质条件评价探析

隧道水文地质条件评价是隧道工程勘察中一项十分重要的工作,关系到隧道设计、施工以及通车运营的安全。通过工程实例阐述隧址区水文地质条件的评价方法,对隧道围岩涌水量做出合理的预测。     

山岭公路隧道掘进施工方案选择研究

山岭公路隧道掘进施工方案的选择，对隧道工程施工效率、成本和环境保护影响较大。现以甘肃地区实际工程为依托，分析隧址区地质状况对隧道掘进施工的影响因素，选取影响隧道掘进施工的因素并建立施工方案可选性分值指标；以隧道工程掘进施工中影响施工成本的超欠挖控制为因素构建经济性分值指标；以各种施工方案对隧道工程环境造成的污染建立环保性分值指标；综合考虑可选性、经济性和环保性指标，提出隧道掘进施工推荐方案。     

双碑隧道施工期间涌水量研究

通过对双碑隧道隧址区地表水源进行监测,再结合地层岩性、地质构造、大气降雨以及隧道埋深和长度分析了施工期间涌水规律和影响因素。隧道内涌水与地表水源无关,随隧道开挖长度增加并受季节影响,并且在岩溶地层涌水量会急剧增大。     

红岩寺特长岩溶隧道水文地质分析与选线设计

根据湖北保宜高速公路红岩寺隧道初勘及初步设计成果,从隧址区地质条件、岩溶水文地质条件等方面对初步设计方案进行了分析,按照《隧道岩溶涌水专家评判系统》对红岩寺隧道进行了涌水量预测,并根据工程地质条件、岩溶水文地质条件及工程环境影响等对红岩寺隧道初步设计的K线方案与E线方案进行了对比分析,提出了一种对环境影响最小,更有利于隧道施工安全的最终设计线路。     

石林隧道岩溶发育特征及穿越方案选择研究

云贵铁路石林隧道穿越滇东高原岩溶区，隧址区岩溶极为发育，对隧道施工影响较大。为了能选择较好的隧道穿越方案，通过对隧址区工程地质条件及地下岩溶水系统发育特征进行深入的调查和分析，最终确定“抬升轨面标高，避开水平循环带，大角度穿越构造”的方案。     

杜公岭隧道工程地质特征及工程危害性分析

为查清杜公岭隧道工程地质条件与隧道病害间的关系,通过对杜公岭隧道工程地质条件的论述,分析了隧道工程地质特征,探讨了各类地质因素对隧道工程的潜在危害与风险。结合杜公岭隧道工程建成运营后出现的隧道病害与检测情况,系统地分析了多种工程地质因素对隧道工程产生危害的作用机理。研究表明:杜公岭隧道工程地质危害性是由地层岩性、地下水、岩溶、地质构造等多种地质因素共同作用的结果。在这些影响因素中,地下水显化并加剧了隧址区各种工程地质因素,促使隧道围岩产生软化膨胀、隧道衬砌支护结构附加荷载增加、隧道衬砌混凝土结构遭受硫酸盐侵蚀等;岩溶为地下水的流通与汇集提供的途径,使得大气降水对其快速补给,并在局部区域汇集;围岩中的石膏岩在地下水的作用下产生膨胀,并为地下水的腐蚀提供了硫酸根离子供给;各类危害行为相继出现、互相交织,对隧道衬砌结构从不同的方面造成了损害,使其隧道衬砌呈现出不同的病害表现形式。因此,隧道工程的安全性与稳定性常受控于隧址区工程地质条件,而由于现有技术与人类认知的局限,无法实现对隧址区工程地质信息的透明化获取与工程危害性的精准预判,使得隧道工程建设常面临较高风险。     

文笔山#1隧道水文地质条件分析与涌水量预测

针对三明公路文笔山#1隧道初勘阶段的钻探及水文地质调查,初步查清了隧区水文的补给、径流和排泄情况;分析了隧区的水文地质条件,结合物探大地电磁法,预测了隧道施工期间存在突水的地段,并估算了隧道涌水量,可为细勘察阶段隧道工程地质勘察和施工提供参考。     

岩溶山区隧道工程地下水渗漏引起的环境负效应评价指标体系初建

在岩溶地区修建隧道时,隧道施工引起的地下水渗漏通常会破坏地表生态环境。根据隧址区环境特征和隧道特征等条件,选取相关指标并采用层次分析方法确定各指标权重后,最终建立岩溶山区隧道工程地下水渗漏引起的环境负效应评价指标体系。该体系可用于评价岩溶地区隧道施工过程中地下水渗漏引起的环境负效应程度。     

水文监测技术在岩溶隧道施工中的应用

为探析岩溶隧道开挖过程中隧址区水文地球化学特征、岩溶水补径排条件以及隧道涌水与地表水文环境的相关关系,以华蓥山隧道工程施工为依托,开展动态水文监测和分析。利用水文动态监测体系反馈的水质和水量信息研究隧址区地下水水文地球化学特征、判定隧道开挖后地下水影响范围。结果表明:1)常规水质分析和同位素分析显示隧址区地下水径流条件较好,径流途径较短,并且受大气降水影响密切;2)隧址区地表布设的4个水文监测点均呈现流量、水位减少趋势,证明隧道建设对本区地下水系统造成一定影响,其影响程度不一;3)相关分析表明隧道涌水与龙古井、龙神洞2个地表水点呈强相关性,具有显著性。     

重庆新屋基隧道隧址区岩溶水文地质与分区评价

岩溶突水是可溶盐岩分布地区修建隧道工程面临的首要工程地质问题,开展岩溶水文地质评价是隧址区的重要工作内容之一。本文以重庆新屋基隧道为例,在野外岩溶地质调查基础之上,研究了隧址区岩溶发育规律、控制因素和岩溶水文地质特征,分区评价了新屋基隧道水文地质条件。     

基于相关性准则和R-ELM模型的岩溶隧道涌水量预测研究

为实现隧道涌水量的高精度预测，以相关系数法和极限学习机为理论基础，构建隧道涌水量预测模型。首先，结合工程实例对隧道涌水的影响因素进行分析，并利用相关系数法分析各因素与涌水量之间的相关性，以筛选出重要影响因素；其次，将筛选出的重要因素作为预测模型的输入层，并利用试算法和经验公式优化极限学习机的模型参数，再利用M估计弱化预测误差，进而构建出用于隧道涌水预测的R-ELM模型。研究表明： 1）岩溶隧道涌水灾害的影响因素较多，包括5类一级因素和12类二级因素，不同因素对隧道涌水灾害的影响程度存在一定差异； 2）R-ELM模型预测结果的平均相对误差仅为1.12%，具有较高的预测精度，不仅验证了模型参数优化和M估计优化的有效性，也验证了R-ELM模型在隧道涌水量预测中的适用性。     

基于优化FAHP-TOPSIS法的高压富水花岗岩断层涌水预测

隧道穿越花岗岩断层带施工的最主要灾害为高压富水体的突涌，其危险性极高且破坏力巨大。为有效解决理论计算、模型试验、数值模拟等方法中隧道涌水量预测值与实际值存在较大误差的核心问题，从系统辨识工程地质、水文地质和施工设计3方面共13个独立的花岗岩断层涌水致灾影响因素入手，提出基于优化FAHP-TOPSIS法的隧道断层涌水精细预测方法。该方法的创新在于采用平均优势度进行模糊层次分析法（FAHP）的判断矩阵优化，能解决传统FAHP法排序互斥而导致权重分配失衡的问题；同时，采用逼近理想解排序法(TOPSIS)替代模糊综合评价法，避免模糊综合评价法依赖大量样本数据及模型训练冗余的问题，能极大提高隧道涌水预测精度。并将优化FAHP-TOPSIS法应用于涌水预测实例中，实现6处断层涌水区段涌水等级及涌水量的精细预测。预测结果表明： S1、S4、S5、S6区段存在中等涌水风险，S2、S3区段存在大涌水风险； 6处断层涌水区段预测涌水量与实际涌水量的最大相对误差为14.8%，平均相对误差为8.87%，满足工程准确预测精度要求。     

基于层次-可拓（AHP Extenics）模型的既有隧道衬砌结构病害评价

为解决既有隧道衬砌结构病害威胁交通安全、影响交通质量和使用寿命等问题，从工程施工、自然环境和工程地质3方面共13个独立的既有隧道衬砌结构病害影响因素入手。首先，采用层次分析法（AHP）建立既有隧道衬砌结构病害形成因素指标体系，提出基于层次-可拓（AHP Extenics）模型的既有隧道衬砌结构病害评价方法； 然后，结合工程实际和专家打分确定病害评价指标权重，进而利用相关函数对病害评价指标和权重进行可拓运算； 最后，得出既有隧道衬砌结构病害评价等级。该方法采用形式化的可拓综合评价模型替代传统的模糊综合评价法，以定量的形式给出定性分析结果，使计算结果更加客观，为既有隧道衬砌结构的病害评价提供了一种新方法。     

基于GA-BP神经网络水下隧道涌水量预测及应用

根据有关水下隧道渗流涌水影响因素的研究成果及预测涌水量时选择影响因素的准则,确定了用于预测水下隧道涌水量的6个影响因子。分析了遗传算法与BP神经网络结合的可行性,并利用遗传算法优化BP神经网络的权值和阈值,从而建立了多影响因子的 GA-BP神经网络预测模型,其收敛性能好、简单可行。通过比较GA-BP神经网络和经典BP神经网络模型的预测结果,验证了前者改良了后者的局限性并提高了预测精度。     

铁路隧道污水处理站规模研究

为解决铁路隧道在施工期污水排放对环境敏感区环境的影响，必须设置隧道污水处理站。通过现场调研多个项目实际发生的隧道污水处理站建设情况，分析研究后提出如下结论： 1）铁路隧道在施工期可实现清水、污水分流以达到减少污水排放量、控制隧道污水处理站建设规模的目的。2）在考虑隧道施工期生产污水、清水分流的工程措施和隧道衬砌、注浆堵水等工程措施对涌水的削减作用的基础上，区分不同地质情况分段确定洞身单位长度正常涌水量乘以施工未衬砌段长度及涌水变化系数的积来确定隧道污水处理站的污水处理规模。3）与隧道污水处理站设计思路配套，建议在现行概（预）算编制办法规定计费范围的基础上，将清水、污水分流的工程措施费用，污水处理站设备的安拆及摊销费用，污水处理站的运营及维护费用纳入概算。     

超前地质预报在方斗山隧道施工中的应用

方斗山隧道通过地段岩溶发育、水流量大、断层破碎带多且还有煤层、瓦斯,地质条件极其复杂。隧道施工在不同的地质段需要采取不同的施工方案和措施,因此超前地质预报在施工中占有重要的位置。本文对方斗山隧道超前预报的必要性,预报的手段和工作原理进行了阐述,并提出了一些在预报中应注意和解决的问题。     

暗河发育区隧道选线与突涌水灾害预控分析（双语出版）

为控制隧道穿越暗河发育区突涌水风险,通过对中国21例隧道穿越暗河发育区突涌水工程实例的统计分析,研究暗河发育规律和地质判识特征,提出"横向查延伸-竖向定标高-洞内探位置"的三阶段暗河识别方法和隧道穿越暗河发育区选线原则;研究隧道穿越暗河发育区突涌水的孕灾环境和致灾因子,遴选出隧道突涌水的主要影响因素,建立隧道穿越暗河发育区突涌水风险评估层次模型,确定评价指标的权重,开展暗河发育区隧道选线与突涌水灾害预控分析研究。研究结果表明：提出的三阶段暗河识别方法综合采用地质勘察、工程类比、示踪试验、物理探测等方法,可依次确定暗河流向、暗河水位、暗河与隧道空间位置关系;暗河发育强度、暗河水流量、暗河与隧道的空间位置是隧道穿越暗河区突涌水风险的主控因素,其次为超前地质预报、暗河形态、暗河坡度,最后为前兆信息、监控量测、开挖支护。研究成果在利万高速齐岳山隧道德胜场暗河的识别与风险评估中得到了成功应用,验证了暗河识别和突涌水风险评估方法的合理性与可行性,对类似穿越暗河发育区隧道工程建设具有一定的借鉴意义和参考价值。     

厦门翔安海底隧道过风化深槽施工

 根据厦门翔安海底隧道过风化深槽施工的工程实践经验，介绍了在可能发生灾害性的突泥、突水、塌方和诱发地面塌陷而导致海水下灌等地质灾害的情况下，如何采取超前地质预报、设置防水闸门、超前管棚及全断面帷幕注浆等施工辅助措施，从而保证了过风化深槽施工的顺利进行。     

隧道掌子面前方地质预报的进展

用物探技术在隧道施工时作掌子面前方不良地质预报，取得了好的进展，但还有大的发展空间，仍需要投入更大力量。弹性波类方法，需要解决在测量及使用横波方面有所突破。探查地下水不是弹性波法的强项，希望电法类方法有所突破。雷达探查的效果不错，但探距太小；目前已在研究的瞬变电磁法可望探查80m以远的地下水。实际上，目前还有一大问题要解决，这就是人们的认识问题：地质预报是施工地质的重要组分，应列入施工组织；地质物探要密切结合，要充分掌握勘测阶段和施工中调查得到的地质资料；每种物探方法均有使用条件、长处与弱点，物探资料有多解性，要采用综合物探，将力量多放在资料判释上；地面浅层地质勘探都遇到许多困难，不能满足人们愿望，隧道中条件远不如地面，困难更大；特别是对地质的认识也必须遵循认识的规律，在实践中不断改正和深化对地质情况的认识。     

浅埋隧道段地表高压旋喷桩抗渗效果评价研究

选取桩间土透水率降低率、桩体透水率降低率、围岩孔隙水压力降低率作为评价指标,建立了基于熵权法的定量和定性效果评价模型,评价地表高压旋喷桩在隧道浅埋段的抗渗效果。通过某山岭隧道现场压水试验和围岩水压力监测得到评价指标实测值和熵权法分析的原始数据,完成了该隧道浅埋段地表抗压旋喷桩抗渗效果的评价,评价等级为“较好”;现场开挖揭露的情况与评价结果较为吻合,表明评价模型的可靠性。