长凼子隧道岩溶突水、突泥特征及控制因素分析

长凼子隧道横穿长江支流大溪河分水岭--齐耀山复式背斜,为非单一碳酸盐岩溶区.区内岩溶及岩溶水受自然地理、地形地貌、地文期、地层岩性、构造地质控制,岩溶发育,岩溶地下水丰富,给隧道施工带来很大危害.文章对长凼子隧道岩溶突水、突泥特征及控制因素进行了分析,其分析结果对类似岩溶隧道的勘察、设计、施工,以及综合超前地质预报具有重要的指导作用和参考价值.     

西南某隧道岩溶水发育规律及涌水量预测

岩溶地下水是隧道施工中的一个关键水文地质问题。文章通过对渝昆高铁某隧道两侧的地表和钻孔调查,在关键地质点和水文点进行量测取样,并复核区内主要泉点、溶洞水及河流的流量,结合水质简分析和同位素分析结果,查明了隧址区可溶岩分布和岩溶发育规律,分析了岩溶水的赋存及补给、径流和排泄特征,理清了各含水层之间及其与地表水的水力联系。根据岩性和构造划分可能的集中涌水段、涌水量和风险等级,将隧址区划分为1个一级岩溶水系统和4个二级子系统,并将涌水危险性分为4个等级,隧道纯可溶的水平径流带为岩溶涌突水的高风险段。研究成果对隧道工程的设计、施工和运营具有较大的指导意义。     

山区隧道涌突水灾害预警系统研究与应用

岩溶地质以及地下暗河情况下的山区隧道在施工过程中极易引发涌突水灾害,给施工设备及人员的安全带来一定影响,因此,对这类隧道工程中的涌突水灾害进行及时预警显得尤为必要。文章提出了基于多元分析法的隧道涌突水灾害预警系统,并结合工程实例完成相关的试验论证工作。试验结果表明,该系统具有良好的工程应用价值。     

一种随机数学方法预测隧道涌突水量研究

涌突水灾害是隧道工程中常见的灾害,准确预测涌水量的大小对于保证隧道施工、降低隧道施工风险具有重要意义.通过实例研究,分别利用理论计算法和层次分析一模糊综合评判方法预测隧道涌水量.与实际发生的涌水量对比,理论计算法操作简单,但预测不够准确.随机数学方法考虑影响隧道涌突水多方面因素,并用权重来控制各因素对隧道涌突水的影响程度,预测结果和实际发生的涌突水能较好地吻合.由此证明了层次分析一模糊综合评判方法的适用性.     

基于地表沉降的岩溶发育区分析

受岩溶地质复杂性的影响,岩溶隧道施工中常常发生突水灾害,从而往往诱发地表沉降。基于此,文章提出了一种根据岩溶隧道突水诱发的地表沉降分析岩溶发育区的方法,其主要包括:以地表沉降图为基础分析地表沉降特点,在此基础上分析岩溶发育区的地质构造,并结合沉降区附近的地质资料分析岩溶发育区边界;根据沉降中心与河流的关系,分析隧道突水与河流的补给关系。文章依据龙厦铁路象山隧道YDK24+098岩溶突水诱发的地表沉降资料,通过对该隧道岩溶发育区的地质构造、隧道纵向岩溶边界、隧道突水与河流的补给关系的分析,验证了上述分析方法的可行性。     

圆梁山隧道向斜地段岩溶水循环特征及隧道施工对策

在对圆梁山隧道上方毛坝向斜地区的岩溶地质进行充分调查的基础上,结合地质勘探资料,对隧道在通过向斜核部时有可能遇到岩溶水的里程进行了初步预测.通过向斜核部地表、隧道内涌水点的水质分析,对隧道上方向斜地面地下水的径流模式进行了初步探讨,明确了在向斜核部、隧道上方的地层中存在着一条地下暗河或岩溶系统.该地下暗河或岩溶水系统通过向斜地层层间接触带连通隧道,并对隧道施工有一定程度的影响.最后有针对性地提出了隧道通过向斜核部里程时的施工对策.     

岩溶隧道突涌水致灾构造与前兆信息判识技术探讨

隧道突水突泥等地质灾害的发生具有一定的孕灾环境,灾害发生前往往表现出一定的前兆信息。文章基于工程实践、案例调研和理论分析,系统研究了岩溶隧道突涌水灾害源赋存规律,确定了突涌水灾害发生条件(有压含水构造、运移通道和外界干扰)的内在含义,将突涌水灾害划分为:断层破碎带突水、溶腔溶潭突水、富水裂隙突水、可溶岩与非可溶岩接触带突水、地下暗河及岩溶管道突水。通过对突涌水灾害源地质前兆信息和地球物理场前兆信息的研究,建立了突涌水灾害综合前兆信息判识体系,并成功应用于尚家湾隧道,避免了人员伤亡,降低了经济损失。     

明月山特长隧道涌水突泥综合处理措施

明月山隧道为具有多种不良地质的特长公路隧道,施工中发生了特大涌水、突泥灾害,造成严重坍塌事故。通过对隧道涌、突水灾害产生的原因及坍塌形态进行详细的分析研究,采取了一系列行之有效的处理措施,并对地表、洞身及坍塌体进行了固结和加固,快速而有效地完成了突泥及坍方段施工。文章介绍了隧道涌水、突泥灾害的概况和采取的综合处理措施。     

岩溶地区隧道涌水风险的可拓评价模型及应用

岩溶地区隧道发生涌水灾害的风险大。文章基于可拓理论建立了岩溶区隧道涌水风险的可拓评估模型。在该模型中,首先建立岩溶区隧道涌水风险的多指标评估体系,并对评价指标做无量纲化处理;然后基于岩溶隧道涌水的评价指标的量测值建立待评物元;采用综合赋权法为各评价指标分配权重,其中指标的客观权重采用基于量测值的关联函数法确定,而主观权重采用基于专家知识的模糊层次分析法确定;最后推求待评隧道的物元关于涌水风险等级的关联函数值,通过最大关联度原则确定该隧道的涌水风险等级。同时,通过计算涌水风险等级的变量特征值来判断该风险等级偏向相邻等级的趋势。采用文章建立的风险可拓评价模型对某岩溶区隧道某里程段进行涌水风险评估,其评价结果与实际观测结果具有较好的吻合性,验证了该可拓评价模型的可靠性。     

在圆梁山隧道高压富水区应用的地质超前预报技术

在隧道施工过程中,由于岩溶发育的不确定性,易造成突水、涌泥沙等突发事故,会给施工带来极大危害.为保证施工安全,在圆梁山隧道毛坝向斜高压富水区采用了超前地质预报技术,并确定了相应的施工方案.文章针对本隧道PDK354+256段处的岩溶地质情况,阐述了超前地质预报技术在施工中所起的重要作用.     

复杂地应力红层泥岩隧道持续底鼓原因分析北大核心CSCD

为揭示复杂地应力红层泥岩隧道持续底鼓特征及底鼓原因,以某隧道为研究对象,通过长期变形监测、地下水位监测、隧底围岩位移监测等方法对底鼓变形特征进行了统计分析,并结合钻孔取芯岩样分析、地应力测试、围岩膨胀力测试、岩石蠕变试验、数值模拟分析等手段对可能导致隧道底鼓的因素逐一进行了分析。结果表明:受控于近水平层状泥岩以及复杂地应力,隧道部分段落呈现出底鼓时间“不收敛”、底鼓段落“不连续”、底鼓程度“不均衡”的三大特征;隧道岩层产状近水平,岩性为粉砂质泥岩,属于软质岩,未达到膨胀岩判定标准,具有中—低蠕变特性,隧址区地应力场以水平构造应力为主,水平应力在9.5~13.73 MPa之间;隧道开挖后,局部应力集中导致围岩发生蠕变,当蠕变产生的形变压力过大时,仰拱局部进入塑性状态,隧道即产生底鼓。     

断层对小净距隧道稳定性的影响分析

文章针对福州魁岐2号特大断面小净距隧道工程特点,以Ⅴ级围岩为研究对象,利用离散单元法对节理岩体中断层存在时初始围岩应力分布特征以及断层与隧道不同相对位置情况下围岩变形特征进行了定性分析。结果表明,当节理岩体中有断层存在时,初始围岩应力不再呈水平层状分布,而是出现一定程度的应力集中现象;围岩变形在断层附近区域显著增大,而距断层较远处基本不受影响;对于小净距隧道,当中间岩柱中存在断层时更不利于隧道和中间岩柱的整体稳定。     

破碎岩层位置对隧道稳定性的影响研究

为揭示破碎岩层位置对隧道稳定性的影响规律,文章以某节理裂隙岩体隧道为研究对象,根据破碎岩层位置的不同分别建立6个计算模型,采用离散元软件UDEC对各个模型进行仿真模拟,并对比分析破碎岩层不同位置下的隧道开挖后应力和位移响应云图。结果表明:当破碎岩层位移隧道中线以上时,对隧道稳定性影响最大;当破碎岩体层位于隧道中心以下,对隧道稳定性影响较小。     

广梧高速公路隧道二衬合理支护时机确定方法

文章以广梧高速公路为工程背景，介绍采用以隧道拱顶下沉及周边收敛的收敛速率作为判定标准的经验法，来确定隧道围岩的二衬合理支护时机。通过现场实际监测结果分析，确定了Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩相应的收敛趋于稳定时的掌子面推进时间与距离，为这四种级别围岩的二衬合理支护时机的确定提供依据。     

五指山隧道膏岩地层地质分析与处治技术

五指山隧道为沐新二级公路上的特长隧道,水文地质条件十分复杂.施工中利用多种勘察手段查明隧道水文地质条件,并对膏岩地层这一特殊不良地质灾害采取了加强支护、分区排水等综合处治措施,确保了施工和营运结构的安全.本隧道建设过程中取得的经验和教训,值得类似工程参考借鉴.     

护拱回填暗挖法隧道支护结构安全性评价

文章依托九景衢铁路荆生坞隧道工程,介绍了护拱回填暗挖法的施工步序,利用弹性理论推导了护拱与初期支护拱部的围岩荷载分担比例计算公式,采用极限平衡理论建立了边墙处围岩受力模型,推导了初期支护边墙附加围岩压力计算公式,最后通过建立荷载-结构模型,计算了护拱和初期支护的内力、安全系数,评价了护拱和初期支护安全性。结果表明:初期支护围岩荷载分担比例与护拱和初期支护的弹性模量、厚度有关,荆生坞隧道初期支护围岩荷载分担系数约为30%;护拱拱脚竖向压力导致边墙上部围岩沿破裂面滑动,对初期支护边墙上部产生一个水平向的附加围岩压力;九景衢铁路荆生坞隧道护拱回填暗挖段护拱和初期支护均处于安全状态,初期支护安全性随围岩荷载分担系数的增大而略有降低。     

The Concept and Practice of Treatment for Damage in Railway Tunnel Linings Caused by High-pressure Karst Water北大核心CSCD

In recent years, railway tunnels in karst areas have frequently suffered flooding after high-intensity rainfall, which seriously affects the safety of tunnel operation and the order of transportation, and even interrupts the traffic. Based on the water hazard case in the Yuanbaoshan Tunnel on the Zhijin-Bijie Railway Line, this paper explores the causes of lining damage in terms of geology, rainfall, and the design and construction of water hazard sections, and puts forward the treatment technology for tunnel water hazards with the core concept of "making full use of existing structures and employing open drainage methods in key sections". Besides, this paper simulates and analyzes the formation of hazards and the treatment effect through numerical simulation. The results show that the subjective causes for the damage in tunnel linings include an insufficient understanding of the water-bearing formations at the geological investigation stage, the underestimation of water hazard risks posed by high-intensity rainfall during construction, and the unimproved waterproof and drainage system in the design alteration, while the objective reasons include the development of karst near the tunnel section that passes through the stratum, the strong connectivity of water conduits, and the high-intensity rainfall in a certain period of time on the tunnel site. As for the simulation results, they show that the increase of external water pressure caused by the sudden rise in groundwater level after rainstorm significantly increases the internal force of linings, and eventually leads to a much lower safety factor of sidewall linings and large scale damage, which is in consistency with the characteristics of the actual on-site damage. After on-site emergency treatment, the tunnel structure has become stable and even encountering unprecedentedly heavy rainfall twice, the tunnel has still remained in a good condition. Since then, no water hazards and other disasters have occurred, which proves that the treatment plan is valid. © 2022, Editorial Office of "Modern Tunnelling Technology". All right reserved.     

节理岩体隧道围岩稳定性判定指标合理性研究

隧道围岩失稳模式和稳定性判据一直是工程界争论的焦点,迄今没有科学合理的标准,常以洞周位移或塑性区经验值作为稳定性判定指标。洞周位移受围岩弹模、隧道形状等因素影响,而且不同部位变形值差异很大,很难找到统一标准;以塑性区作为稳定性判据优于以位移作为判据,围岩塑性化反映连续介质宏观塑性流动力学动态,而不能用于量化判定由优势结构面控制节理岩体破坏的隧道稳定性。文章结合细观节理形态和变化,通过UDEC离散元程序,研究节理岩体隧道失稳模式及量化的稳定性判定指标,探讨了细观结构机制和宏观力学行为关系。结果表明:(1)结构面极大地削弱岩体力学性质及其稳定性,结构面变形与强度性质对于隧道稳定性起着关键控制性作用;(2)节理岩体隧道扰动区可划分为脱落区、张开区和剪切滑移区,其中脱落区表征围岩失稳模式,张开区围岩处于脱落临界状态,即塌方潜在区域;(3)剪切滑移区是诱发围岩发生渐进性破坏主因,提出将剪切滑移区作为节理岩体隧道稳定性判定指标具有严格力学依据,可以定量化评价围岩稳定程度。最后,以在建兰渝铁路木寨岭隧道为例,对比了锚杆支护前后力学效应,验证了以剪切滑移区作为节理岩体隧道稳定性判定指标的可靠性、合理性和现实性。     

光面爆破技术在向莆铁路青云山特长隧道工程中的应用

光面爆破设计是隧道工程建设确保质量安全的核心技术要素。青云山特长隧道是向莆铁路重点控制性工程,采用钻爆法施工;隧道围岩以Ⅱ～Ⅲ级为主,采用全断面法开挖;进出口与浅埋段等为IV、V级围岩,采用台阶法施工;围岩较差段采用弧形开挖预留核心土法施工。不同级别围岩采用了针对性的爆破设计,取得了满意的爆破效果。实践证明,适当加密周边眼、合理确定光面爆破层厚度、采用小直径药卷不耦合装药结构、保证爆破眼同时起爆是光面爆破成功应用的关键。     

寒区公路隧道温度场及保温层的研究

随着寒区公路隧道的不断增多,寒区隧道的保温问题也受到广泛重视。为了分析计算此类隧道施工过程中的温度场,验证寒区隧道保温设计的必要性,确定保温设计的经济性和有效性,文章以某市西山隧道为背景,结合东北冻土的热力性质特点,利用大型有限元计算程序Ansys,对寒区隧道进行了模拟分析,并且将计算的理论数据与实际测定的数据进行对比,分析隧道开挖后围岩温度场的分布、初期支护以及二次衬砌的温度变化过程,对隧道保温效果进行评定。数据对比表明,将保温层设置在二次衬砌外侧是比较合理的,但在东北寒区,对于断面半径达7m的大断面隧道,仅使用40 mm厚的PU硬质聚氨酯泡沫板作为保温材料是不合理的。为使设计经济合理,保温材料在径向上可以采用不同的厚度。