岩溶隧道侧部岩盘突水机制研究

我国岩溶地区广泛分布,隧道建设穿越岩溶区域极易发生突水突泥灾害。为防止灾害的发生,采用隔水关键层原理对断层段岩盘突水力学机制进行了理论分析研究。就岩溶隧道断层段岩盘力学破坏机制探讨建立了溶腔位于隧道侧面条件下断层突水力学模型,推导了岩溶隧道断层段岩盘最小安全厚度计算公式,并结合工程实例对岩盘最小安全厚度的确定进行了讨论。对于压性断层,最小安全厚度计算依据以水压0.8 MPa为分界,小于0.8 MPa时应按抗弯强度分析,反之则应按抗剪强度分析,同时不能忽略零水压情况;对于张性断层,最小安全厚度计算需考虑侧方岩体上下部长度,较长部分更易被破坏,等长时下部易被破坏。确定岩盘最小安全厚度,综合考虑岩盘力学性质、溶腔水压及隧道半径等因素,对侧部岩溶隧道断层段设计施工提供了具体参考。     

岩溶隧道溶洞顶板安全厚度预测模型

以某岩溶隧道为背景,采用二维弹塑性有限元方法对隧道开挖进行数值模拟计算,分析了隧道底部溶洞顶板安全厚度的影响因素,研究了各影响因素与安全厚度的相关变化规律,并用多元线性回归的方法得出了一个能综合体现各影响因素的溶洞顶板安全厚度预测模型,以此确定顶板的最小安全厚度,从而为岩溶隧道设计施工提供一定的科学依据和指导.     

隧道底部溶洞顶板安全厚度预测模型

以某公路岩溶隧道为背景,采用二维弹塑性有限元方法对隧道开挖进行数值模拟计算,分析隧道底部溶洞顶板安全厚度的影响因素,研究各影响因素与安全厚度的相关变化规律,并用多元回归和支持向量机方法建立能综合体现各影响因素的溶洞顶板安全厚度预测模型,从而为岩溶隧道设计施工提供一定的科学依据和指导。     

洞壁厚度和水压对公路隧道施工突水的影响

为了避免突水事件的发生,并保证隧道施工安全,采用有限元法,对不同溶洞条件下公路隧道的施工过程进行了数值模拟分析,结果表明:在隧道施工中,溶洞洞壁的厚度和溶洞内水压力的大小是引起岩溶突水的关键因素。     

隧道底部溶洞顶板安全厚度研究

隧道底部隐伏型溶洞在隧道运营车辆荷载的作用下会产生变形甚至塌陷,从而给隧道衬砌带来一定的安全隐患,倘若溶洞顶板厚度足够大的话,那么就可以避免上述现象的发生。在Ⅴ级围岩情况下探讨了溶洞高度对隧道衬砌及溶洞顶板稳定性的影响,同时也研究了在不同溶洞宽度下溶洞顶板的最小安全厚度,对岩溶区隧道施工与设计有一定的借鉴意义。     

考虑溶洞空间形态的路基岩溶顶板稳定性分析方法

岩溶路基随岩溶地区交通工程建设的快速发展而越来越普遍，如何评价岩溶路基稳定性成为岩溶区路基设计与施工的关键问题之一。针对目前路基岩溶顶板稳定性分析的不完善性，考虑溶洞形成过程中岩溶顶板所具有的空间形态特征，首先，将路基下伏岩溶顶板简化为固支梁、抛物线拱、圆拱与固支双向板等承载模型，以此进行路基岩溶顶板稳定性分析，并采用结构力学分析理论分别建立不同模型的路基岩溶顶板抗弯最小安全厚度计算方法；其次，通过典型案例的影响因素敏感性分析，揭示岩溶顶板最小安全厚度随溶洞顶板矢高、跨度、岩石抗拉强度与上覆荷载的变化规律，探讨路基岩溶顶板破坏模式的控制性因素及其影响规律，确定岩溶路基稳定性分析的基本原则；然后，基于岩溶地区地质勘察信息提出路基岩溶顶板稳定性分析过程，建立考虑溶洞空间形态特征的路基岩溶顶板稳定性分析方法；最后，通过工程实例计算分析验证所提方法确定的路基岩溶顶板稳定性评价结果的合理性与有效性。研究结果表明：岩溶顶板按何种模式破坏不仅与破坏形式有关，还与溶洞形态及其矢高密切相关，石灰岩抗拉强度同样影响较大，工程设计与稳定性评价时应基于勘测数据分析各种破坏模式，以便使设计或评价结果更接近实际情况。     

朝东岩隧道施工中的岩溶处理

介绍了朝东岩隧道在施工中遇到的岩溶处理方法和手段。在施工过程中对有水岩溶和无水岩溶分别采用超前小导管和注浆处理技术进行了处治。处理结果表明。上述方法在大断面隧道岩溶处治中具有安全、可靠、经济等特点，可供类似的隧道工程设计和施工参考。     

岩溶隧道处治结构桩基设计与施工监测

通过对清连(清远—连州)高速公路白须公1号隧道溶洞桥梁桩基设计、施工及监测分析,结合岩溶地质发育形态,总结了岩溶发育区桥梁基础地质勘探、溶洞顶板安全厚度计算、桩基设计及施工中应注意的问题,确保隧道建设及运营的安全。     

青坪隧道涌水量及注浆加固圈研究分析

在岩溶区修建隧道的过程中,经常碰到涌水现象,影响隧道的施工。本文用FLAC3D数值计算软件来预测青坪隧道涌水量、研究最小注浆圈的厚度等,希望对隧道的设计和施工有一定的指导意义。     

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。     

连拱隧道穿越大型溶槽动态施工力学分析

在岩溶地区隧道建设中,经常遇到溶槽、溶管、溶洞等岩溶地质问题.目前对隧道穿越溶槽时围岩的变形特征及其稳定性研究较少.结合岩溶地区某连拱隧道穿越大型溶槽的施工过程开展岩石力学试验和隧道动态施工力学三维模拟,对连拱隧道围岩位移、应力、塑性区特征进行分析和评价,为岩溶地区连拱隧道围岩稳定性分析和溶槽处治方案设计提供依据.     

基于工程技术措施下的水下隧道最小覆盖层厚度确定方法——以长沙市营盘路湘江隧道为例

为了保证隧道的交通功能,实现水下隧道与陆域道路的对接,解决隧道水下段最小覆盖层厚度问题,通过对国内外水下隧道最小覆盖层厚度确定方法的讨论,针对长沙营盘路湘江隧道水下段最小覆盖层厚度,提出一种更为经济合理的确定方法。该方法通过采用工程技术措施,以风险分析、数值计算、监控量测为手段,确定施工风险大小,结合交通功能、经济分析、社会效益,确定最小覆盖层的优选方案。最后,对提出的确定方法进行总结。     

宜万铁路岩溶隧道超前地质预报技术

以宜万铁路野三关及大支坪隧道为工程背景,阐述了高风险岩溶隧道采取的综合地质预报方案,结合工程实例介绍了实际预报手段和数据处理方法,成功预报了大型断层,有力指导了隧道施工。     

山岭隧道软弱围岩工程地质特性及施工对策

如何在软弱围岩地质条件下安全快速地修建长大隧道是当前隧道工程界面临的重要课题之一,尤其是当隧道穿越高地应力软弱围岩时,常常形成大变形等地质灾害,严重影响施工安全和进度。通过对软弱围岩工程地质特性、软岩隧道变形机制及变形控制基本理念进行分析,并结合相关工程实例提出软岩隧道支护结构安全稳定性评判标准及施工应采取的相应对策。认为:1)软弱围岩隧道由于支护参数、施工方法选择不当,支护结构强度和刚度不足以抵抗较高的围岩压力时,往往会出现结构大变形和破坏;2)软岩地段初期支护承受施工期间全部荷载,二次衬砌需承受后期围岩流变产生的荷载,软岩隧道衬砌应通过增设钢筋、加大厚度等方式增加结构强度;3)超前支护与加固技术可提高围岩的自承能力并减小作用在支护结构上的荷载,且应当成为当前软弱围岩隧道施工技术研究的发展方向;4)在高地应力山岭隧道方面,应进一步开展施工阶段地应力测试,以利于针对性地选择施工方法和支护参数。     

基于岩溶分布分析的突水风险评估模型研究

为实现岩溶突水风险评估的全过程动态修正与管理,一以岩溶发育分布规律为基础,采用半定量分析方法,估计溶洞与隧道在剖面图中的相对位置距离值,二将防突水岩层安全厚度的预测划分为初步估算、二次估计和动态测算3个阶段,每个阶段均采用有效的修正方式,不断获取更加准确且适用的防突岩层安全厚度预测数值。然后,综合考虑防突岩层安全厚度以及爆破开挖扰动深度影响,提出岩溶突水风险概率等级评价标准;通过划分突水量和溶腔高水头压强的等级,提出岩溶突水风险后果等级评价标准;并以二者为基础构建岩溶突水风险等级评估矩阵。最终,构建基于岩溶分布态势与防突岩层厚度的岩溶突水风险评估模型。通过具体工程实例检验,理论结果与实际情况相对比,验证所构建岩溶突水风险评估模型的合理性与可行性。     

穿越破碎带隧道掌子面力学模型及最小安全厚度研究

隧道穿越断层破碎带的稳定性及安全防护问题是目前隧道建设的难点。针对隧道掌子面前方存在破碎带松散岩土体的典型工况,基于隧道围岩以及掌子面的力学特性,采用理论计算、数值模拟、工程实践相结合的手段,提出了掌子面稳定岩体的最小安全厚度计算方法,并对隧道掌子面前方破碎带的预加固及处治方案进行了探讨。首先,建立了破碎带-岩板力学模型,将掌子面的岩体等效为受荷载作用的岩板,对受破碎带压力的岩板最小安全厚度展开计算分析,得到了岩板厚度与岩层倾角、破碎带有效高度的关系表达式,并对帷幕注浆处理参数进行了优化;随后基于理论计算结果,与某隧道穿越破碎带施工中因未控制掌子面岩体厚度而导致隧道失稳的典型案例展开对比分析;最后结合Comsol Multiphysics软件开展数值仿真模拟,分析了不同岩层倾角、隧道埋深、注浆预处理参数等因素对掌子面岩板最小安全厚度的影响。结果表明：理论计算、工程实际与数值模拟结果具有较好的一致性;正常施工时掌子面最小安全岩板厚度随破碎带有效高度的增大而增大,随岩层倾角增大而减小,故应在达到安全厚度之前对破碎带进行预支护;在选用帷幕注浆方法对破碎带进行预处理时,最小安全岩板厚度随着岩层倾角的增大而减小,此时在注浆过程中需要保留较大的安全厚度,同时控制注浆压力。     

对隧道及地下工程建设风险管理的认识

分析工程建设风险管理的现状,指出着力执行工程建设风险管理是我国隧道及地下工程建设的迫切需要。阐明工程建设风险管理的概念,以隧道建设期岩溶地质风险的控制为例说明隧道及地下工程建设风险管理的主要时段及操作要点。剖析隧道及地下工程建设风险管理过程的重要特征及管理的突出难点。指出关键在于工程建设风险管理的有效性,并提出提高隧道及地下工程建设风险管理有效性措施:一是必须实施动态化管理,二是正确坚持专家评审制度,三是走专业化的道路。     

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。     

基于神经网络的大断面软土隧道收敛安全监测的预测方法

在软土隧道的施工工程中,隧道的收敛变形是一个十分复杂的过程,影响因素很多,为了能够合理地模拟隧道施工后的收敛变形,指导隧道的安全施工,采用BP神经网络方法以时间和里程2个方面为出发点,对软土隧道的收敛变形进行预测。以哈尔滨市保健路打通工程为实例,证明了利用BP网络的预测结果能够很好地指导软土隧道的施工,精度更准确,对实际工程有更好地指导意义。