灰色控制理论在隧道涌水中的应用

应用灰色系统理论GM预测模型的改进模型,对一座隧道开挖过程中一处溶腔几个月的涌水数据进行拟合,建立了GM-MM模型,最后预测了后几个时序的涌水量。经计算数据检验,拟合程度较好,模型的预测精度较高,方法适合于灰色特征数据的隧道涌水量预测。     

地表水文监测在岩溶隧道施工中的应用

为探讨岩溶隧道施工涌水对地表水文环境的影响程度及范围,以圆梁山深埋特长隧道工程施工为依托,对隧道地表水文进行监测和分析。主要研究内容及结论为： 1）介绍圆梁山隧道向斜段地表水文地质情况,说明进行悬挂泉流量及地表井泉水位监测可以评估隧道突涌水对地表环境的影响程度及范围; 2）进行地表大气降雨及隧道涌水量观测并对比,可以据此判定隧道与地表的水力连通性; 3）证明隧道施工会对隧道洞身上方泉眼产生影响,但对山顶植被影响较轻; 4）在岩溶隧道施工中进行地表水文监测是必要的,对施工具有指导作用。     

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BP神经网络方法的岩溶隧道突涌水风险预测

为了准确预测岩溶隧道突涌水风险等级,以降低隧道施工过程中突涌水事故的风险,在参考相关文献的基础上,统计研究及综合分析岩溶隧道水文地质条件,选取不良地质、地层岩性、地下水位、地形地貌、岩层倾角和围岩裂隙6个主要因素作为岩溶隧道突涌水风险评价指标。在不同水文地质条件下,影响因素的权重有较大差异,为避开影响因素权重分析,运用BP神经网络方法对岩溶隧道突涌水风险进行评估。在对突涌水风险评估基础上,结合超前地质预报,优化隧道施工开挖支护方案。在工程应用中,运用BP神经网络方法,对某隧道进行突涌水风险评估,结果与实际施工情况较一致,并结合超前预报提出合理的支护方案,避免了隧道突涌水事故的发生,以期为岩溶隧道突涌水风险预测提供借鉴。     

白云驿隧道涌水处治措施研究

隧道涌水是影响隧道安全的重要因素,为分析在建隧道涌水特点及原因,提出相应的治理措施,本文依托在建白云驿公路隧道工程,研究隧道涌水的基本特征、形成条件和成因机制;采用数值模拟分析隧道涌水对围岩位移的影响;结合现场涌水量观测数据,对比分析两类数据,针对隧道建设过程中的涌水问题,提出"以排为主,排堵结合"的处治方案;结合隧道的涌水特征采用"水泥-水玻璃"双液浆进行注浆设计,通过注浆处治前后隧道涌水量的对比,评价了双液注浆效果。研究结果可为类似条件下隧道施工中的涌水处理提供参考。     

基于灰色理论的雪山梁隧道施工过程渗漏水水源识别研究

为了解决黄龙景区雪山梁隧道开挖过程中的涌水水源识别问题,结合黄龙景区雪山梁隧道的相关施工资料,依据已有的地质资料和涌突水预测,通过水分析化学实验,采用灰色理论计算方法研究不同水系之间的关联度;而后针对单一水源和混合水源分别进行试验和分析,得出雪山梁隧道出口段内渗漏水来源最可能为大气降水,关联度较高的还有淘金沟上游水系和隧道出口处水系;最后进行比对,得出隧道渗漏水主要来源是大气降水和淘金沟上游水体的结论,并依据现场资料及实地踏勘,验证了灰色理论分析结果的可靠性。     

黔张常客运专线卧云界隧道降雨-涌水相关性研究

作为黔张常客运专线6座Ⅰ级高风险隧道之一,卧云界隧道受到涌突水严重威胁。通过对卧云界隧道汛期涌水量和降雨量进行相关分析,发现降雨不仅与隧道涌水具有高度相关性且在岩溶含水层的调节作用下存在滞后性,在此基础上建立降雨-涌水回归方程。结果表明:采用回归方程预测隧道涌水量具有简单、快速和精度高的优点,可为隧道在未来不同降雨条件下涌水量预测提供依据。     

隧道涌水对围岩特性影响分析

地下水渗涌是影响隧道施工及建成运营的一个重要因素,隧道涌水引起力学、物理和化学作用,并影响围岩水力学和变形特性。隧道涌水将导致强度降低、膨胀、变形,以至于围岩失稳破坏。以长大深埋特长隧道为例,在分析隧道涌水特性的基础上,结合室内试验与现场监测,系统分析隧道涌水对围岩特性的影响,包括强度、围岩变形、膨胀性等。结果表明,隧道涌水量越大、岩体越破碎,其对围岩特性的影响越显著。     

洋碰隧道左线出口端断层带涌水整治技术

洋碰隧道是京珠高速公路粤境北段最长的越岭隧道,由于隧址区内地质条件复杂,断裂构造发育,隧道穿过大小断裂20多条,主要灾害形式为涌水,以典型F12、F13断层破碎带交汇处洞内涌水为例,在介绍工程地质特征基础上,分析了隧道涌水原因;由于F12与F13断层影响带较宽,地表水不断补给断层带,地面出现很多陷坑,提出了采用洞内深层注浆与小锚索加固围岩的综合整治措施,通过隧道断面围岩接触压力监测,该断层破碎带整治效果良好.     

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。     

应用灰色系统理论预测界牌关隧道拱顶沉降

灰色系统理论特有的处理"小样本、贫信息、不确定"问题的优点使得其对隧道施工中现场监测数据分析具有一定的优势.以十漫高速公路界牌关隧道为例,通过引入灰色系统理论,利用Verhulst模型对拱顶沉降量进行了预测,为类似工程提供参考.     

贵州山区隧道涌水量预测

通过阐述山区岩溶区域的地质和水文复杂性,总结了我国现在常用的隧道涌水量集中计算方法,指出了它们的适用范围和优缺点,并通过工程实例,对隧道涌水量进行了预测.研究表明,在现行运用的各种隧道涌水计算方法和理论中,每种方法都有各自的优点和适用条件,在进行隧道涌水预测时,应根据实际情况和条件选择使用适宜的方法.     

基于AHP-理想点法的隧道突泥涌水风险评价

为实现对隧道突泥涌水风险的有效管控,减少因这种灾害带来的损失,采用AHP-理想点法建立了隧道突泥涌水风险等级的评价模型,分析了雅叶高速公路折多山隧道发生突泥涌水风险的等级.首先,通过分析影响隧道突泥涌水的各种因素,将不良地质、地层岩性、水力条件和人为因素作为一级指标,构建了一个多层次的隧道突泥涌水风险评价指标体系,并采...     

火山沉积岩深埋隧道涌突水特征及机理分析——以大相岭深埋特长隧道为例

隧道涌突水是深埋特长隧道开挖中影响巨大的地质灾害,但在勘察设计阶段,对开挖阶段地下水的评价多局限于涌水量的预测,对涌水特征及涌水机理较少涉及,难于对隧道的涌突水灾害进行针对性的预防和处置。以大相岭深埋特长隧道为例,通过火山沉积岩的建造特征以及后期不同构造特征分析,总结了火山岩中深埋特长隧道可能存在的涌水模式:断层控水型集中涌水、岩脉控水型集中涌水、断层控制滞后型涌水以及凝灰岩-柱状节理岩带集中涌水。地下水属于静态储量,具有集中涌出,逐渐衰减的特性。通过工程实例总结,分析了各种涌水模式的致灾机理:对于断层控水型地下水,其受相邻断裂影响,在断裂上盘未必存在集中涌水,在断裂下盘虽然储水量有限,但由于岩体极破碎,存在集中涌泥可能;对于侵入火山岩中的辉绿岩岩脉,由于含有较多的张性裂隙,在隧道开挖过程中,存在集中涌水可能;通常地下水虽然汇集在断层的上盘,但在下盘的开挖过程中,由于应力调整影响和小型断裂影响,地下水会在距离断层一定洞径范围内涌出,形成滞后型涌水;在火山岩柱状节理发育时,当有凝灰岩构成隔水层,以及构造压碎作用,则有产生涌砂可能。     

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。     

断层破碎带隧道突涌水灾害风险等级评价研究

为了准确评价隧道突涌水灾害风险等级,以降低隧道施工过程中突涌水事故的风险,依托海南五指山隧道进行风险等级评价研究.通过文献调研确定断层破碎带隧道突涌水灾害影响因素及评价指标,在专家打分的基础上,采用AHP_熵权法得到指标权重,进而通过模糊综合评价方法确定灾害发生概率等级.调研归纳给出隧道最大集中涌水量与灾害后果等级的对应关系,最终根据灾害发生概率等级和灾害后果等级确定隧道突涌水灾害风险等级.将建立的风险等级评价方法应用于五指山隧道,评价结果与隧道实际突涌水情况一致,验证了该方法的合理性及可行性,为断层破碎带隧道突涌水灾害风险定量评价提供了有效途径.     

隧道涌水的机理、预测方法及防治对策

隧道涌水是在隧道建设、运行过程中最常见的一种工程事故,对于隧道的安全稳定和周边生态环境会产生较大的危害。本文将从隧道涌水的机理、隧道涌水量的预测方法、隧道涌水的防治对策等方面,综述了隧道涌水的研究现状。     

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。     

三阳隧道特大涌水的环境影响与治理措施

针对泉三高速公路三阳隧道涌水的原因及其对环境和水资源的影响,提出了隧道涌水应采用"堵排结合,以堵为主"的治理措施。     

基于加权平均法的岩溶隧道突涌水风险评估

岩溶隧道突涌水问题是岩溶地区隧道工程建设中的主要地质灾害之一。基于岩溶隧道突水灾害发生的影响因子,建立了以地层岩性、不良地质、地下水位、地形地貌、岩层产状及层面与层间裂隙等6个地质影响因子为主的评价指标体系;基于加权平均法考虑采用多因素单一综合指标评价方法,建立了隧道突涌水风险评估分析模型,以鸡公岭隧道ZK19+509~ZK19+539段为实例,对其突涌水进行风险评估,其评价结果与其他方法所得结果及工程实际情况较为吻合,验证了本方法的合理性与可行性。