铁路工程地质选线三维可视化技术与评价方法研究

研究目的:针对山区铁路地质选线中的地质条件复杂、线路方案多、论证周期长、方案决策难的问题,研究三维可视化地质选线技术和GIS工程地质评价方法,实现地质选线和评价方法的模型化、定量化和系统化.研究结论:通过研究多源地质信息集成、遥感信息提取、三维地理建模以及工程地质评价方法,建立三维可视化GIS集成体系,实现地质资料管理、空间分析、专题图制作、三维浏览功能,从而有效提高山区铁路地质选线的效率和可靠性.     

虚拟钻孔技术在水利水电三维地质建模中的应用

为修正三维地质建模的结果与实际分布情况的差别,在CATIA软件基础上开发的水利水电三维地质建模平台上引进虚拟钻孔技术修正三维地质模型。系统分析三维地质模型误差的主要来源,包括建模初始资料与地质建模方法;介绍虚拟钻孔技术在水利水电三维地质模型中的适用范围,并提出虚拟钻孔技术修正三维地质模型的方法;以某大型水利工程为例,结合虚拟钻孔技术在三维地质建模平台上的建模流程,系统阐述其在三维地质建模平台上修正地质模型的过程,计算结果达到了修正的目的。研究结果表明：虚拟钻孔技术的引进能一定程度提高三维地质模型的精度,该技术可以为其它的三维建模与可视化研究所借鉴。     

山地轨道交通隧道Geo-BIM建模方法与应用研究

为解决山地轨道交通隧道在BIM建模中存在的隧道线路偏差大、隧道构件复杂繁多、属性添加效率低以及呈现效果单一等问题,提出一种基于Revit+Dynamo+Excel及EVS软件的山地轨道交通隧道Geo-BIM建模方法。结合隧道线性工程特点,对Revit内置Dynamo插件二次开发,实现隧道快速精准的参数化建模和批量定义属性参数。提出基于EVS软件建立隧道三维地质体模型的方法,制定地层建模和岩性建模的实现方式和标准流程,结合隧道BIM模型全面实现隧道建设过程中的可视化。依托施家山隧道项目,基于Cesium框架实现了BIM模型、GIS地表和地质体三维模型的集成,实现三维可视化模型与模型属性、数据信息等可交互式操作。实践表明,Geo-BIM建模方法可以快速地对隧道BIM模型及其三维地质模型进行建模,通过集成后的模型信息之间能够表现出很好的交互效果,具有良好的工程应用价值。     

长大隧道三维可视化遥感地质解译技术应用

研究目的:向莆铁路长大隧道众多,在地面地质调查中存在地形高差大、地质构造复杂、植被发育、基岩露头少、勘察周期短、大面积地质测绘难等问题,难以快速准确地获取大比例尺区域工程地质信息。研究结论:基于研究多源地质资料信息化集成、三维可视化遥感影像建模和三维可视化遥感解译方法,建立了向莆铁路戴云山—高盖山段的线路、地貌、地质等三维场景,进行地貌特征、断裂构造和不良地质的定量解译。解译成果可有效指导地质调查,减少外业工作量,保证长大隧道大比例尺地质调查精度。     

三维遥感可视化技术在高盖山隧道工程地质调查中的应用研究

基于遥感、地理信息系统平台研制的工程地质三维遥感可视化技术，可以实现三维空间信息反演、地形分析、勘察资料编辑管理、制定专题图层及线路漫游功能，客观真实再现地形地物、地貌地质状况，为线路地质选线、工程地质条件评价和分析提供一体化的信息平台。以新建向莆铁路高盖山隧道工程为例，重点论述运用三维遥感可视化技术进行隧址地质构造、不良地质的调查研究情况。     

基于GIS的不良地质三维建模及线路优化设计研究

现代选线设计更为注重地质选线、环境选线的理念,需要对选线区域的地质问题进行有效的可视化表达。基于Arc GIS对三维数据处理及其可视化功能,在建立三维地形环境的基础上,通过获取不良地质的矢量、栅格数据以及钻孔数据,建立不良地质实体模型,并将其叠加到三维地形中得到三维地质选线环境,从而对经过不良地质区域的线路进行更加全面地平立面绕避方案比选,解决单一平面绕行引起的方案缺失问题,使线路设计方案更具科学性。     

铁路工程地质勘察智能化技术研究现状与发展趋势

铁路工程地质勘察智能化技术已经成为企业数字化转型的关键之一,为提升勘察数字化水平,本文从地质遥感智能化、地质勘察数据采集与管理智能化、地质建模与数据应用3个方面,对智能化技术研究现状进行评述,并分析其发展趋势。研究表明,得益于航天航空遥感、合成孔径雷达干涉测量、智能识别等技术的发展和应用,地质解译识别率、精度和效率得到提升,基于多源遥感数据,应用智能化技术进行地质遥感解译是未来发展趋势;地质勘察智能设备和系统已逐步进入实际应用,改善了数据采集与处理方式,企业级勘察数据标准初步建立,形成了勘察数据智能化管理方案,还需加强基于空天地一体化勘察数据采集与管理方法的研究;针对铁路等线状工程的三维地质建模技术已形成,通过数据交换标准的制定和接口的研发,地质模型数据已在三维协同设计中得到应用,未来应重点研究具备自主知识产权的三维绘图平台,并建立铁路行业级数据标准。     

综合地质超前预报在策马村隧道斜井探测中的应用

在新兴长大铁路隧道施工建设过程中,经常遇到构造断层、溶洞及其它不良地质构造等情况,造成突水、涌泥或塌方等地质灾害,往往导致重大经济损失和人员伤亡.施工过程中辅以斜井,增加开挖工作面,可以大大提高工作效率和缩短工期.然而,在斜井位置的选定和掘进过程中,地质情况的不明往往增大了施工困难.以太兴铁路策马村隧道斜井为工程背景,结合现场地质详勘报告,综合TSP超前地质预报、地质雷达超前预报、超前地质水平钻孔和工程地质资料,对策马村隧道斜井在开挖过程中可能出现的含水或夹泥构造、断层发育情况进行了综合地质超前预报,开挖揭露验证了综合地质超前预报技术的实用性和可信性,对类似铁路隧道工程具有指导和借鉴意义.     

多边形裁剪在虚拟隧道开挖中的应用

用计算机模拟隧道开挖,以实现对隧道工程地下岩体的地质特征及其地层结构的分布规律的了解,是目前研究的重要手段.多变形裁剪算法是虚拟隧道开挖建模过程中的一个重要算法.实现一种改进的多边形裁剪算法,简化虚拟隧道开挖中的三维地质模型空间裁剪.该方法在铁路隧道工程的虚拟开挖实际中取得良好效果,为决策隧道施工建设提供科学依据.     

乌鞘岭隧道地质条件综述

乌鞘岭隧道为我国目前最长的山岭铁路隧道,长20050m,以工程艰巨、地质复杂、工期紧迫为特点,引起了国内外岩土工程界的瞩目。在已有勘察、施工地质资料的基础上,详细介绍了乌鞘岭隧道的工程地质条件和水文地质条件特征,以及隧道工程地质勘察过程与施工设计特点。     

基于ABAQUS的地质偏压隧道非线性接触分析

针对于山岭隧道常出现的,穿越倾斜产状的层状岩体,或多在隧道进出口处节理裂隙发育的情况,结合成兰铁路茂县隧道出口地段所处的地质偏压环境,应用ABAQUS有限元分析软件中的面-面接触单元,建立节理软弱结构面的二维隧道模型。并对地质偏压隧道的围岩压力及衬砌结构内力进行非线性接触分析和计算,初步得出单线铁路隧道在地质偏压情况下围岩和衬砌结构的位移、应力的分布特征,并讨论软弱结构面的摩擦系数对隧道偏压作用的影响,根据隧道受力特点提出隧道在地质偏压情况下可能采取的建议和措施。     

向莆铁路戴云山越岭隧道群工程地质选线

向莆铁路戴云山脉越岭隧道群沿线不良地质发育、地质构造复杂,线位选择的优劣对工程成败影响巨大,推荐地质条件最优的戴云山脉越岭隧道群线位是向莆铁路地质勘察工作的重点和难点。以三维可视化高分辨率遥感解译、大面积地质调绘、高频大地电磁测深等技术为核心的工程地质综合选线贯穿于越岭隧道群工程地质勘察过程的不同阶段,持续不断的比选和优化越岭隧道群线位和隧址。推荐的戴云山越岭隧道群线位和隧址进出口,成功绕避了洞身各种不利构造和洞口不良地质体,隧道群工程地质条件整体良好,合理规避了各类工程风险,施工进展顺利、铁路运营状况良好,社会、环境、技术、经济效益显著。     

隧道超前地质预报中不良地质体的瞬变电磁响应特征

采用电磁场有限元方法,模拟计算隧道中瞬变电磁法预报不良地质体的视电阻率,研究视电阻率等值线图中断层、溶洞等不良地质体的瞬变电磁响应特征.研究结果表明:在不良地质体周围,视电阻率等值线相对密集,在不良地质体内部或者周围岩体,等值线相对稀疏;由此可根据等值线密集带和视电阻率相对大小,初步判断不良地质体的位置和大小.当掌子面前方存在富水溶洞时,溶洞部位视电阻率明显偏低且等值线密集;存在富水断层时,断层部位等值线密集且出现规则排列的塔形低阻区;存在干燥溶洞时,溶洞部位呈高阻区,且高阻区内部呈多个三角形组合分布;存在干燥断层时,断层部位出现近直线平行的视电阻率等值线密集高阻带.干燥溶洞和干燥断层的响应特征不易识别,需要结合地质资料进行更为细致的分析判断.部分响应特征已在实际工程中得到了应用和验证.     

川藏铁路主要地质灾害特征及地质选线探析

拟建川藏铁路横穿三山,跨越五水;沿线地形起伏大、构造活动强烈、地层岩性及气候复杂多变;大型崩滑体、高位危岩落石、泥石流、碎屑坡、水毁、雪崩、冰害及生长期高陡岩质边坡等山地灾害发育,其具有规模大、破坏力强、灾害发生频繁且难于治理等特点。在调查拟建川藏铁路沿线主要地质灾害及分析其特征的基础上,从地质角度研究其选线原则。研究认为:拟建川藏铁路高山峡谷地貌段选线首先应遵循线位服从桥位、桥位服从地质及线位服从车站、车站服从地质的两大总体选线原则;对于高山峡谷地貌段,铁路选线宜应先确定桥位,再以越岭的长隧方案或以傍山的长隧短打方案展线为宜,尽可能地绕避大型不良地质体;对于藏东南宽广的高山峡谷地貌段,铁路选线宜外移绕避大型滑坡、岩屑坡或展线于对岸避开泥石流,主要以路基或桥的方式、局部可辅以隧道绕避大型不良地质体通过为佳;而针对迫龙藏布峡谷段,铁路选线宜以傍山的长隧短打的方案通过为佳,尽可能减少线位露头以绕避地质灾害体。     

浅析隧道洞口不良地质段的施工技术

研究目的:简要介绍隧道洞口不良地质段的施工技术,隧道坍塌的预防和处理措施,总结隧道洞口不良地质段施工的一些体会。研究方法:通过对洞口不良地质段地质条件的分析,提出不同的施工方法并简要介绍其施工技术特点,同时对隧道坍塌的危害及原因进行简要分析,并提出相应的预防及处理措施。研究结果:在隧道洞口施工方案制定时,应充分考虑现场地质条件,施工前应根据现场实际情况对设计和施工方案进行调整,同时针对可能突发的情况做好必要的准备,并在施工中采取相应的措施。研究结论:山区隧道地质条件复杂,应根据不同的情况,采取合适有效的施工技术及施工方法,确保隧道施工安全及运营。     

三维“大场景”遥感技术在西康高铁地质勘察中的应用

包家山越岭段地形地质条件复杂、岩石软硬不均、不良地质和断裂构造发育,为西康高铁地质选线带来较大的困难。为提高勘察效率和质量,根据区域地质资料、三维大场景遥感影像特征及野外调查,建立工作区地质构造解译标志,对其地质构造、地层岩性及不良地质体进行遥感判释。综合三维大场景立体遥感技术和野外调查手段,建立岩类基本的遥感影像解译标志,以便对岩性进行综合判释;调查验证测区的地质构造及不良地质体的分布状态及规模,分析滑坡等不良地质现象的分布、规模及其特征。取得了较高精度的遥感地质解译信息,判释准确率较高,为铁路选线方案提供重要依据。     

贵阳枢纽大对门双线隧道超前地质预报技术

针对贵阳枢纽白云至龙里北铁路控制性工程大对门双线隧道复杂的岩溶、水文地质等条件,介绍超前地质预报的综合应用,总结应用效果和存在的问题。超前地质预报实践表明,采用TSP、地质雷达、红外探水、HSP声波反射法等综合超前预报手段,有的放矢,结合地质资料和隧道开挖不断揭露的地质条件综合分析,可以获得较好的预报结果,为隧道中不良地质情况施工提供正确指导。     

隧道断层地面地质调查技术及应用

在隧道施工中,经常遇到的不良地质构造即为断层,它是造成隧道塌方的主要原因之一,也是涌突水、煤与瓦斯突出,甚至岩爆等诸多隧道施工地质灾害产生的原因。由于在设计阶段地质勘查工作的精度有限,往往造成断层位置不准确甚至遗漏,因此在施工阶段,在设计勘察资料的基础上,采取地面地质调查手段对断层进行修正和完善显得非常重要。在总结前人施工经验的基础上,介绍了安康至陕川界高速公路MC2合同段特长隧道毛坝1号隧道在断层施工和地面地质调查中的实践经验,论述了地面地质调查技术在断层施工预防和治理方面的重要性。     

建议将“风险隧道专项地质调查”列入《铁路工程地质勘察规范》

针对地质特别复杂的长大隧道存在高风险地质灾害并危及施工安全的特殊条件,通过"风险隧道专项地质调查"实践,取得规避地质风险,确保施工安全的较好效果;为今后便于有据、有序、有效地组织开展这项工作,建议列入《铁路工程地质勘察规范》(TB10012-2001 J124-2007),将其规范化。     

瓦窑坡隧道岩溶地质超前预报

研究目的:瓦窑坡隧道地质条件非常复杂,处于构造剥蚀中低山区,地表溶蚀强烈,存在岩溶、冲沟浅埋段和破碎带等不良地质现象。为预防隧道塌方、突泥、突水等事故,迫切需要提高超前地质预报在岩溶隧道预报中的精度。研究结论:(1)本研究以地质法为基础,TGP206地质超前预报系统为主要手段,预报了溶洞类型、位置及规模;(2)地震反射法适用于预报长距离范围内的不良地质体的构造轮廓;(3)地质震达主要适用于短距离内的地质预报。