山区公路隧道施工地质预报综合技术研究

以某山区隧道建设为研究对象,对预处理出现的地质灾害进行地质超前预报,结果表明,在使用单一物理进行预报探测时,分析对比实际开挖和地质雷达探测到的深度,要确定是否有水存在,能够通过地质雷达来实现;但要确定含水量的位置以及含水岩层等尚无法实现。周围的环境和条件,是决定隧道当中探测结果的重要影响因素,易造成误判。本工程中,在CK5+506-CK5+516段,将产生不均匀风化岩体的现象,导致围岩缺乏稳定性,此时涌水量将大大提升,甚至造成软弱夹层出现在局部位置; CK5+475-CK5+480段会显示地质雷达的测试结果,出现较强的雷达反射波,具有较大的振幅,预计该段围岩会发生变化,中风化球状岩体较多,具有较大的含水量。在短距离探测范围内,地质雷达对不良地质体的探测较为准确;与实际开挖结果相比,瞬变电磁仪对低阻体的判断较为符合。     

GPR在高速公路隧道掘进中掌子面前方岩体结构超前预报工作中的应用

以上(海)瑞(丽)高速公路湖南境内邵(阳)-怀(化)段芭蕉溪隧道掘进中掌子面前方岩体结构的超前预报为例,通过地质雷达(GPR)探测,结合TSP203探测以及开挖掌子面的详细地质素描等工作,可以实时、详细、准确地了解开挖掌子面前方的岩体结构情况,为施工单位合理安排施工作业进度、减少工程隐患提供科学依据。     

基于地质雷达探测地铁富水地层处理研究

依托徐州市城市轨道交通1号线某隧道，采用地质雷达对富水地层地下水及围岩裂隙发育情况进行超前探测分析，并根据探测结果对富水地层进行超前注浆。现场开挖与监测分析结果表明:通过地质雷达在隧道富水地层开挖过程中的有效地质预报，可以提前采取处理不良地质工程措施，为隧道顺利掘进创造有利条件。     

地质雷达在隧道灰岩地层施工中的应用

隧道施工过程中遇到不良地质段、特别是岩溶地段,若事先没了解掌子面前方地质情况,施工过程中很可能发生塌方、涌水等事故。岩溶经常形成于可溶性灰岩地层,多沿岩层层面或断层破碎带形成溶洞。探地雷达作为一种无损伤检测技术,在隧道超前地质预报中的应用日益成熟,而岩溶洞穴与其周围围岩之间,介电常数、导电率等具有较大差异,因此可用地质雷达探测灰岩地层来动态指导隧道施工。     

地质雷达探测技术在象山隧道岩溶段的应用

被评为高风险隧道的龙厦铁路象山隧道地质复杂,尤其是1,2#斜井间溶洞区域,地质情况极其复杂,地下水很发育,安全风险高,施工压力大。象山隧道采取多种探测手段综合地质预报,而其中地质雷达在短距离溶洞探测方面相对准确。就地质雷达探测的方法特点、优势进行阐述,并对地质雷达在1#斜井左线溶洞段的应用进行分析、总结及与开挖情况对比,说明地质雷达预报整体的效果。     

探地雷达在隧道岩溶探测中的应用

某在建隧道地质情况复杂,开挖过程中,隧道底部出现溶洞,地下水发育,已完成的仰拱段可能存在岩溶分布。通过探地雷达的探测,分析该隧道段的典型波形图,确定出了该段隧道底部岩溶的分布情况,并通过钻探资料验证,两者基本一致,为隧道安全施工提供了保障。     

综合超前预报方法在岩溶区隧道不良地质体探测中的应用

岩溶区隧道施工过程中易发生涌水突泥等灾害事故,为保证岩溶区隧道的施工安全,降低施工灾害发生的概率,施工前有必要对隧道进行超前预报。依托湖北省保宜高速公路尚家湾隧道,通过地质分析研究了尚家湾隧道的岩溶发育特征,利用 TSP超前预报系统和地质雷达等物探手段对尚家湾隧道的地质缺陷体进行了探测,并结合短距离钻探进行对比分析,探测结果与现场实际揭露情况基本吻合。综合采用 TSP 超前预报系统和地质雷达可较为精确预报岩溶区隧道的不良地质,其预报手段可供类似工程借鉴。     

地质雷达在隧道施工短期超前地质预报中的应用

在简述地质雷达基本工作原理和方法的基础上,以地质雷达在正坑隧道施工中的应用为例,通过对地质雷达的测线布置、探测,对探测数据和地质雷达扫描图像的研究、分析,以及同隧道掌子面实际开挖地质情况的对照。说明地质雷达是隧道施工短期超前地质预报的一种安全、有效的方法,其实用性强,对隧道施工具有较好的指导作用。     

地质雷达在西山隧道超前地质预报中的应用

地质雷达作为公路隧道超前地质预报的手段之一,能探测掌子面前方岩体的变化,特别是对于含水区围岩、裂隙破碎带有较高的识别能力。介绍地质雷达基本工作原理和探测方法,并结合美国SIR-3000型地质雷达,说明其西山隧道超前地质预报中的有效应用。     

隧道超前预报GPR正演模拟与应用研究

穿越长距离、大埋深、地质条件复杂的隧道工程在开挖过程中易发生涌水、突泥和塌方等地质灾害问题，为确保隧道施工安全有序进行，采用一种分辨率高、抗干扰能力强、高效直观的探地雷达GPR及其正演模拟技术对掌子面前方不良地质体进行超前预报。为提高对探地雷达探测不良地质体图像特征的解译，采用时域有限差分法FDTD模拟充水、充泥和充气溶洞模型，充水和充泥的软弱夹层模型，裂隙破碎带及断层模型下的GPR电磁波响应特征，并建立超前地质预报GPR正演模拟特征图库，为实际雷达探测图像解译提供理论基础。以常德市炉慈高速公路维新镇2号隧道和郴州市良回镇花岭公路隧道探测为例，结合后期开挖结果，验证了该技术可准确预测掌子面前方溶洞、富水、软弱夹层发育、裂隙和断层等不良地质体。     

膨胀性软岩隧道致灾机制研究与应用

隧道建设的规模和数量迅速发展,相关理论研究却相对不足,随着隧道越来越多地穿越诸如软弱围岩、溶洞等复杂、恶劣地质区域,对施工技术和理论研究的要求也更高,如何做到规避灾害,安全施工是大家一直关注的问题。以重庆市某公路隧道为依托,对穿越膨胀性软岩段隧道,提出不良地质构造与围岩条件、水的因素、不规则地应力以及工程因素等导致隧道灾害的因素,不同因素相互关联、相互影响,根据分析结果采取相应的防治方案来规避灾害。利用Poyting-Thomoson模型计算隧道围岩变形,与现场监控量测数据相结合,对隧道膨胀性软岩段的围岩变形做出预测,得出最佳二次衬砌支护时间。同时从初支二衬间的应力角度对膨胀性软岩进行了持续监测,表明了膨胀性软岩隧道段防治方案达到了预期目标。从致灾机制来分析隧道建设,可以更好地为工程决策服务。     

大型地下立交正交下穿段三维有限元数值分析

在大型互通式地下立交工程中,下穿隧道往往都处于整个地下立交工程的最低点,需要设置排水泵房,于是造成了在一定空间范围内的多洞室开挖。下穿隧道及排水泵房的修建不可避免地会对上覆小净距隧道产生影响,本文针对地下立交工程中隧道正交下穿段,以厦门东坪山地下立交工程为背景,采用三维有限元方法对新建下穿隧道的施工过程进行动态模拟,分析下穿段隧道动态开挖时,整个正交下穿段位移和变形的变化规律。计算结果表明：下穿隧道和排水泵房施工时整个下穿段将产生不均匀沉降、不均匀侧移和变形,需要对下穿段隧道和排水泵房所处的围岩进行加固,并在上覆隧道相应处设置防护钢拱架。     

冰水堆积体隧道注浆圈厚度与初期支护受力特性研究

为解决不良地质软弱围岩造成隧道失稳、软弱围岩注浆参数不确定,以及米林隧道冰水堆积体围岩注浆厚度对支护力安全性造成影响等问题,基于三维有限元FLAC3D模拟软件,建立不同注浆厚度的隧道围岩模型,得到注浆后的围岩特征曲线,通过允许变形量确定了不同注浆厚度对应的允许支护力。基于此,进一步探讨围岩不同注浆厚度下,采用上下台阶法并打设锁脚锚杆对初期支护结构的影响,并计算得到断面每个位置初期支护的安全系数。结果表明： 1）注浆圈厚度越大,基于允许变形的允许支护力越小; 且围岩条件越差,相同注浆厚度对应的允许支护力越大; 故米林隧道冰水堆积体段Ⅳ1、Ⅴ1和Ⅵ级围岩的合理注浆圈厚度建议分别取3.5、3.5、5.0 m。2）随着注浆圈厚度的增大,各级围岩各个位置对应的初期支护安全系数增大。3）初期支护安全系数一般在拱肩、拱顶和拱底较大,在拱腰和拱脚位置最小。     

家竹箐隧道煤系地层段病害特征及成因分析

家竹箐隧道自1997年建成运营以来,分别于2003年和2013年在煤系地层段发现有衬砌开裂、剥落、掉块、渗水等病害。对病害原因进行调查、分析,主要结论及建议如下:1)隧道的2次病害均发生在大变形处理与非处理的过渡段,病害以衬砌裂损为主;2)隧道区地应力是持续发展、聚集、提高的,既有大变形段的小里程端是地应力的主要聚集、作用区;3)区域构造产生的地应力作用是造成隧道病害的主要原因,围岩软弱、结构偏弱是次要原因;4)预计构造运动造成该隧道煤系地层段地应力的聚集、作用并导致病害的产生存在着6~10年的周期性;5)建议类似地质条件下软质岩高地应力大变形隧道设计及施工加强措施的地段应扩展到大变形两侧一定范围。     

中天山隧道超高水压富水破碎带施工方法研究

为解决南疆吐库二线中天山隧道出口钻爆法反坡施工中突遇的超高压涌水施工难题,采取超前地质预报和隧道涌水量、水压及连通性测试,预测前方地质情况以及涌水变化规律。针对掌子面前方超高水压富水破碎围岩,结合现场施工情况,对超前注浆堵水、涌水掌子面直接排水、隧道进口施工降压泄水洞等方案进行比选,最终确定了超前注浆堵水施工方案,成功突破了中天山隧道6.3 MPa超高压富水破碎段施工,确保了隧道的施工安全。     

云桂线富宁隧道围岩分级变更分析

为提高隧道勘察围岩分级的准确性,减小施工阶段围岩变更率,对云桂线富宁隧道围岩分级变更进行分析,主要结论与建议如下： 1）造成该隧道围岩分级变更的主要原因是物探解译不准、岩溶发育、岩体层间挤压破碎和地下水发育,其中物探解译不准的原因有异常段飘移、断层破碎带解译过宽及解译错误等; 2）岩溶发育造成的变更量也较大,应重视可溶岩段围岩分级的确定,避免出现长段高围岩分级; 3）因岩体层间挤压破碎及地下水发育造成的围岩变更率一般较小,需在施工阶段结合超前地质预报进行变更; 4）地质条件复杂的长大深埋隧道采用可控源音频大地电磁法是适宜的,但应解决物探解译过程中存在的问题,布置钻孔对物探异常区进行验证,提高解译精度; 5）目前采用的综合勘察手段仍是确定铁路隧道围岩分级的主要方法,施工中应重视超前地质预报及施工地质工作。     

缓倾砂岩夹泥岩隧道岩爆段初期支护变形特征及控制技术研究——以蒙华铁路段家坪隧道为例

针对蒙华铁路段家坪隧道岩爆段初期支护在较小变形下发生破坏现象，通过室内试验、超前地质预报、地应力测试等技术手段，分别揭示洞周围岩强度、掌子面前方地质情况和初始地应力状态，同时对初期支护变形破坏特征进行归纳总结并分析成因，得出： 围岩特性、地质构造特征、工法是影响初期支护变形破坏的重要因素，局部水平向高地应力是主因。采取增强支护参数、增设缓冲层、锚杆+加筋底板、加装阻尼器等技术措施控制初期支护变形破坏。研究结果表明： 1）以水平构造应力为主的高初始地应力条件下，若隧道洞身围岩竖向节理发育，开挖宜首选二台阶法。2）拱部及仰拱初期支护混凝土破坏类型为剪压破坏,格栅钢架主筋破坏类型为偏心受压屈曲。3）以水平构造应力为主的高初始地应力状态下，宜根据围岩特性、支护原理及现场实际选择相应的技术措施。     

复杂地质条件下大规模隧道群危险源辨识分析

依托四川西部山区高速公路大规模隧道群,通过对隧道的自身结构与工程地质条件的研究,并结合隧道施工过程中所遭遇的岩爆、软岩大变形、涌水突泥、瓦斯突出等灾害的发生机理,对以高地应力、软弱围岩、高地震烈度、断层破碎带、高压富水等为代表的潜在危险源进行了辨识分析,得到了相应的结论。     

某隧道区域地下水系统分析及涌水量预测

在碳酸盐岩广泛分布的西南地区,穿越碳酸盐岩地层的隧道,大多数都曾遭遇不同程度的岩溶突水、突泥灾害。在资料搜集与整理的基础上,通过水文地质分析方法,重点研究了某隧道水文地质条件,包括地层含水岩组的划分、岩溶水的补、径、排条件及岩溶发育规律,并划分成了两个一级地下水系统;预测了隧道在断层F5处的涌水量,施工时应备有涌水应急预案。     

板岩隧道顺层塌方分析及预防失稳措施研究

为避免板岩隧道围岩楔形体掉块和顺层塌方的发生,针对板岩的力学性质和变形特性,从隧道施工方面对板岩隧道围岩的工程特性和易形成塌方的地质构造类型进行总结,并以半山隧道初期支护长段落顺层塌方为例进行深入的分析和研究。结果认为:当顺层构造岩层和节理产状与隧道走向夹角较小、多组节理相互切割与岩层面形成不利结构面组合长段落斜穿隧道时,受施工开挖爆破震动、地下水浸润、重力作用以及大断面开挖形成临空面的影响,围岩及支护结构局部薄弱处出现失稳破坏,由于牵引作用不断扩大并持续发展造成较长段落的坍塌。最后,提出了顺层构造、节理密集带和隧道开挖后不利结构面组合对围岩稳定性的影响分析方法,针对板岩地质隧道施工提出了预防围岩失稳的措施和支护结构的优化措施。