岩溶隧道突泥成因分析及综合处治措施研究

岩溶突泥是隧道施工和运营过程中一种常见且危害最严重的地质灾害之一,危及隧道施工的安全,影响施工的进度,破坏周围环境,结合六宜高速公路关西隧道工程在施工过程中下行线ZK40+700出现的特大岩溶突泥事故,对突泥成因进行了分析,阐述了突泥综合处治措施,并对处治全过程进行监控量测,结果表明处治后整体处于稳定状态,证明处治措施不仅理论上可靠,而且现实中安全可行,对未来岩溶隧道施工突泥处治工作有指导和借鉴作用。     

象山隧道岩溶涌水突泥治理技术

龙厦铁路象山隧道在富水岩溶区段开挖施工过程中突发涌水突泥地质灾害,引起地表塌陷,给周边环境和施工安全造成严重破坏和威胁,由于隧道反坡施工,造成洞内蓄积了50多万m3的泥砂和涌水。如何安全地进行抽排水及清淤工作,并针对高压岩溶突泥段采取何种技术手段进行治理,有效控制施工风险成为最关键技术难题。经过认真研究,通过实施"堵泥不堵水"地表深孔封堵溃口,顺利完成排水清淤,并采取"超前注浆、加强支护、合理开挖"等技术手段,实现了在高压富水复杂岩溶突水涌泥区封水带压安全开挖作业的目的。     

莲花山1号特长隧道ZK190+640-ZK190+625段破碎带突泥处理施工技术

隧道通过高压富水断层破碎带时极易发生突水、突泥等地质灾害。莲花山1号隧道同时穿越F13和F14两个断裂带,在隧道左洞开挖至ZK190+637处发生了两次突水、突泥地质灾害。为快速恢复正常施工,通过采用直径76mm自进式钢花管超前支护工艺,并结合正洞上台阶注浆加固,克服了在断层破碎带水压高、水量大、传统超前注浆小导管支护难以成孔的困难,顺利对该段进行了注浆堵水和加固处理。实践证明,所采取方法有效合理,不仅保证了施工安全和质量,而且施工过程简单便捷,操作性强、作业空间小、费用少、加固效果好,实现了在高压富水断层泥带的安全快速施工,对类似工程具有一定的参考价值。     

木垴山隧道岩溶发育引发突泥的处理

结合贵都高速公路工程木垴山隧道突泥处理实例,介绍隧道施工中遇岩溶发育引发突泥地表塌陷等特殊事件时的处理措施及处理后的工程情况,并对突泥形成机理进行初步分析,供类似工程参考.     

高陡倾岩溶裂隙构造中隧道突水突泥机理及防控方法研究

依托重庆石柱至黔江高速公路七曜山隧道工程，结合施工过程中的突水突泥灾害统计，阐述高陡倾岩溶裂隙构造中隧道突水突泥的发生机理及有效防控措施，对其致灾构造形态、突泥物源、灾变机制、防控措施等内容进行研究。研究结果表明:高陡倾充填型岩溶裂隙是一种致灾性极强的突水突泥致灾构造；七曜山隧道突水突泥的主因是动态河水流入落水洞，通过水体运移网络流向掌子面并形成高水压；通过对七曜山隧道裂隙封堵、排水泄压、泄水洞等措施来处治涌水突泥灾害，新建泄水洞有效保证了隧道安全。     

长大隧道施工过程中突水突泥灾害预测预报技术研究

在岩溶地区深埋长大隧道的施工过程中,由于深层岩溶发育的复杂性,造成施工过程中突水突泥灾害频繁发生,对工程造成很大影响,所以进行施工地质预测预报是必要的,这项工作主要包括预测和预报两个阶段。预测主要是根据岩溶水文地质与工程地质的基础理论,对岩溶洞穴管道集中发育地段进行判定,确定突水突泥灾害的危险地段,预报工作是在危险地段应用地质探测方法对施工掌子面前方的岩溶洞穴管道分布状况进行探测,在这方面主要方法有水平钻探和物探手段,探地雷达作为近年来发展起来的一种物探方法,由于其探测过程的连续性和定向性,在中短距离的探测预报中具有突出的优势。文章探讨了岩溶形成条件综合判识、水平钻探与探地雷达相结合进行岩溶隧道突水突泥灾害超前预测预报的方法。     

岩溶与采空区隧道涌水突泥区间概率风险响应研究

湘中地区岩溶与采空区十分普遍,修建隧道发生涌水突泥事故会造成较大损失,需在施工前进行专项风险评估。文中根据岩溶与采空区隧道涌水突泥事故特点,耦合概率风险评价与区间数学理论进行风险响应研究;以湘中地区安平隧道为例,采用风险区间概率法得出施工中发生涌水突泥的风险为Ⅳ级,通过超前帷幕注浆等技术措施将其风险等级降至Ⅱ级,从而符合公路隧道安全施工的要求。     

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。     

复杂隧道施工的地质技术工作

隧道穿越断层破碎带、岩溶和暗河等不良地质构造,存在突水、突泥等地质自然灾害,施工过程中采用超前地质预报物探技术、监控测试技术、超前水平钻探技术等,查清隧道隐伏的重大地质问题,根据掌握的地质资料,及时改进施工方法,以保证隧道施工安全。     

超前水平钻探在岩溶隧道地质预报中的应用研究

如何精准确定岩溶区隧道施工掌子面前方是否存在岩溶破碎带、溶腔、赋存水状态,并据此判断是否可能造成瞬间突水、涌泥及冒顶塌方的灾害,成为岩溶地区山岭隧道施工中亟待解决的关键问题。传统地质预报方法因预报距离短、受主观影响大使得预报准确率偏低。该文以在建岩溶区某隧道突泥涌泥事故为工程依托,采用超前水平钻探技术对里程桩号ZK451+810～ZK873段范围内的围岩地质情况进行预报,详细阐述超前水平钻探地质预报的实施流程,并根据预报结果提出相应的处治措施,保障处治施工时的安全,同时避免了更大规模的突水突泥事故。     

溶岩地区双连拱隧道施工技术研究

广东省罗阳高速公路石主隧道为双连拱隧道,其位于溶岩发育区,地质情况复杂,施工难度大。以石主隧道为工程依托,介绍双连拱隧道在溶岩发育地质段的施工技术,总结溶岩地区双连拱隧道在施工过程中的综合超前地质预报、突泥涌水处理、中导坑及主洞溶洞处理等关键技术,为溶岩地区双连拱隧道设计和施工提供参考。     

关角高风险隧道富水环境下施工降效技术经济分析

在岩溶地区或地下水补给丰富地质区域进行隧道施工时,时常会出现突泥和涌水等地质灾害现象,导致施工进度缓慢和资源投入增加。富水环境（涌水量在5 000 m3/d以上）下施工引起的人工、机械降效和部分支护材料、喷射混凝土等材料消耗增加,在现行定额标准中没有涵盖,概预算编制过程中由于依据不充分,经常导致投资不准和投资变更较为困难等现象的发生。以西格二线关角隧道1#-6#斜井及担负的正洞为研究对象,分别在实际富水环境以及正常环境下施工,在完成相同工作内容和工作量的前提下,跟踪、调查、收集数据并建立数据对比模型,量化人工、部分初期支护材料和机械台班消耗量,得出： 1)富水环境较正常环境人工、机械以及初期支护综合降效系数; 2)富水环境喷射C20素混凝土、C25纤维混凝土回弹量较现行定额增加幅度,并给出其适用范围,为富水工程项目设计及变更提供参考。     

TST超前地质预报技术在贵州岩溶地区的应用

为探索岩溶地区有效的超前预报技术方案,结合岩溶区的地震波场特征,尝试使用基于散射和反射混合模型的TST隧道超前预报技术进行地质超前预报。主要研究成果如下:1)基本查明斗磨隧道进口平导和大独山隧道1#横洞掌子面前方150m预报范围内的地质情况;2)探明隧道掌子面前方岩溶裂隙、溶洞的分布范围、规模以及发育情况;3)预报的结果与实际情况基本一致,为提前采取支护措施提供准确的地质依据。     

重载铁路隧道设计技术探讨

为解决重载运输条件下铁路隧道设计难题,通过大秦线铁路隧道病害的调查资料,对重载运输诱发的隧道病害及其原因进行总结分析。依托山西中南部铁路通道隧道设计经验,提出重载铁路：〖JP〗 1）软弱破碎围岩大于1000m或软岩高地应力段长大于500m的隧道、4km以上突水突泥风险等级较高的岩溶隧道优选采用2个单线隧道方案; 2）单线隧道仰拱矢跨比取1/6.5、双线取1/10.5,可以满足30t列车轴质量要求; 3)隧道内坡度不应小于3‰、富水地层不小于5‰,提出防排水措施实现运营可维护; 4)计算确定了轨下结构设计参数; 5)对隧道内轨道结构过渡、轨下及隧底结构过渡段采取了设计措施; 6)提出了隧道基底普查及承载要求。     

高水压富水隧道地下水控制技术探讨

高水压富水隧道施工中地下水的作用容易引发涌水突泥和坍塌,造成施工安全事故和破坏周围环境,甚至给运营带来安全隐患。文章通过理论公式、工程案例及规范规定等方面的分析,主要探讨了2方面的内容:1)通过分析地下水的渗流规律,从地层加固和止水、限排降压、抗水压衬砌等方面介绍了隧道涌水量和水压力;2)隧道排水量分级、水中泥砂含量及粒径控制问题,提出了一些控制参数和标准。并以中天山隧道为例,介绍了高水压富水区的地下水控制,促进高水压富水隧道的设计和施工水平的进一步提高,并供类似工程参考。     

高地应力软岩隧道施工变形控制方法试验研究

为了研究高地应力软岩隧道施工变形控制方法,以兰渝铁路木寨岭隧道为例,通过对超前导洞法与三台阶法进行现场试验,分析了2种施工方法在高地应力软岩地层的变形控制效果,总结了三台阶法施工各阶段的围岩变形规律,主要结论为： 1）超前导洞法与三台阶法施工,隧道中台阶是变形控制的重点; 2）2种方法对高地应力软岩大变形总体控制效果相近,应结合其施工效率进行比选; 3）隧道开挖后应及早施作仰拱,这对控制隧道变形极为有利。     

岩溶隧道风险等级模糊综合评价

为了获得已探明有溶洞存在时的隧道发生涌水突泥的风险等级,针对叙大铁路有溶洞存在的中坝隧道,选取了针对性的指标体系:溶洞规模,建立了相应的模糊综合评价模型,并采用层次分析法计算各项风险指标的权重,从而得出在有溶洞存在时这一特定条件下,隧道发生涌水突泥风险级别。     

我国几类特殊地质条件铁路隧道修建问题与对策概述

特殊地质条件隧道处治是隧道修建的主要难题，为总结经验供类似工程借鉴，本文针对几类典型铁路隧道特殊地质条件隧道修建问题与对策进行研究。1）岩溶主要问题为岩溶发育无规律、易产生突水突泥，主要对策为高位选线、畅排、泄压、水文评价与动态设计等； 2）富水破碎带主要问题为围岩稳定性差、易产生突水突泥，主要对策为超前排水泄压、超前支护与加固地层； 3）高地应力软岩主要问题为易产生大变形，主要对策为主动控制围岩变形、支护宁补勿拆、快挖、快支、快封闭等； 4）岩爆主要问题为无规律性和随机性，主要对策为改善围岩物理力学性能、围岩应力条件、加固围岩； 5）第三系含水砂层主要问题为水稳性差、降水和注浆困难，主要对策为地表和洞内联合降水、扰动置换压密型注浆加固、超前支护等； 6）高地温主要问题为恶化作业环境、降低生产率，主要对策为洒水、通风、放置冰块、机械制冷和劳动保护等； 7）瓦斯等有害气体主要问题为存在气体燃烧、爆突、爆炸风险，主要对策为通风、监测与检测、防爆设备配备、安全生产管理等。     

隧道突水突泥致灾构造及其多尺度精细观测技术

隧道突水突泥致灾构造作为灾害发生的控制因素,具有复杂的多尺度特性,而深长隧道山高洞长、传统野外地质踏勘面临艰难险阻且不能满足精度要求。通过百余例隧道突水突泥案例的统计分析与现场调研,识别概化了2类5种隧道突水突泥致灾构造,即富水夹泥断裂带（富水断裂破碎带及夹泥断裂带）与充水充泥岩溶体（深部充水岩溶、表层裂隙岩溶带及充填岩溶洞穴）,总结分析了不同突水突泥致灾构造的典型地质特征,提出了不同突水突泥致灾构造的判别理论方法。其中,气候湿热的碳酸盐岩地区表层裂隙岩溶带也可能诱发隧道突水突泥灾害。针对突水突泥致灾构造的复杂和多尺度特性,从大尺度到小尺度整体剖分地质结构,结合无人机高空航测、数字摄影测量、钻孔电视等先进技术手段,探索了隧道突水突泥致灾构造的多尺度精细观测技术,提出了一套空中（Air）-地表（Outcrop）-孔中（Borehole）-隧道（Tunnel）的地质行迹与致灾构造观测方法（AOBT）,并在多个隧道工程中进行应用。结果表明：空-地-孔-隧（AOBT）地质行迹与致灾构造观测技术可实现不同尺度结构面的高精度、快速测取,改进了传统地质调查方式。研究成果可为隧道突水突泥灾害防控提供参考。     

宜万铁路高坪1#隧道岩溶发育特征分析与治理

宜万铁路高坪1#隧道穿越T21j灰岩，处于岩溶垂直循环带内，隧道最大埋深104m。隧道岩溶极其发育，施工中共揭示大小溶洞51个。通过对所揭示的溶洞进行数理分析，探讨了垂直循环带内岩溶发育特征。根据岩溶发育特征和工程结构特点，提出了岩溶规模划分标准，制定了相应的治理措施，并对岩溶治理进行评价。