雷达图法在复杂地质下岩溶隧道风险评估中的应用

诱发岩溶隧道风险的因素复杂多样。针对复杂地质条件下岩溶隧道风险评估中存在主观性与客观权重单一片面性的问题,文章采用定性和定量相结合的思想,选取主要影响因素,建立岩溶隧道风险评估体系,利用熵值法确定指标权重并对指标进行归一化处理。在此基础上,建立数值与图形相结合的雷达图法评估模型,引入四个风险等级对应的参考样本,定量并直观地得出各等级综合评估范围,从而实现岩溶隧道风险评估。评估结果验证了雷达图法岩溶隧道风险评估模型的可行性和准确性,可为岩溶隧道风险评估提供理论依据。     

基于突变理论的岩溶隧道与隐伏溶洞安全距离分析

在弹性力学基础上,应用突变理论建立了岩溶隧道开挖时掌子面与隐伏溶洞安全距离的非线性-尖点突变模型。将岩梁假设为固支单位宽度的弹性梁和周围固支的弹性圆板力学模型,给出了不同尺寸溶洞与掌子面斜交和正交(溶洞的跨度大于和小于隧道直径)空间状态下的突变理论安全距离计算公式,对隧道掌子面与不同空间状态溶洞安全距离的因素进行了分析研究,结合新建沪昆客专(贵州段)岩溶隧道的工程实例进行分析,分析结果表明:用尖点突变模型描述隧道与不同空间状态下隐伏溶洞安全距离的方法是合理的、有效的,对岩溶隧道的施工建设有指导作用。     

岩溶区公路隧道修筑风险评估方法及应用

文章结合工程实例采用地质经验法与目标分解方法、成分分析法相结合的方法,建立岩溶区公路隧道修筑风险评估指标体系,以层次分析法确定相应指标的权重,从定性的地质分析转向定量的数学模型计算,将各风险因素定量化,并确定其权重与主控风险因素,进行风险度计算和评定风险等级。     

西南某隧道岩溶水发育规律及涌水量预测

岩溶地下水是隧道施工中的一个关键水文地质问题。文章通过对渝昆高铁某隧道两侧的地表和钻孔调查,在关键地质点和水文点进行量测取样,并复核区内主要泉点、溶洞水及河流的流量,结合水质简分析和同位素分析结果,查明了隧址区可溶岩分布和岩溶发育规律,分析了岩溶水的赋存及补给、径流和排泄特征,理清了各含水层之间及其与地表水的水力联系。根据岩性和构造划分可能的集中涌水段、涌水量和风险等级,将隧址区划分为1个一级岩溶水系统和4个二级子系统,并将涌水危险性分为4个等级,隧道纯可溶的水平径流带为岩溶涌突水的高风险段。研究成果对隧道工程的设计、施工和运营具有较大的指导意义。     

岩溶发育地区隧道溶洞处治方法

岩溶发育地区隧道溶洞的处治方法影响隧道后期的运营寿命和安全。文章分析了溶洞的形成机理及其对隧道施工的影响,阐述了隧道溶洞的处治原则,并以广西河池至百色高速公路项目丘莫隧道和梁家隧道溶洞处治为例,介绍了隧道溶洞处治方法,为相似岩溶地质条件下的隧道施工提供参考。     

公路隧道岩溶施工技术方法思考

岩溶作为不良地质条件对隧道施工造成较大危害,溶洞的存在影响围岩压力、支护结构受力和施工安全性。以某隧道工程实例作为研究背景,文章深入分析了公路隧道岩溶施工技术的施工方法,分别从溶洞施工方案确定、施工准备、溶洞开挖、支护施工以及锚杆支护多方面对公路隧道岩溶施工技术进行研究,实践可知,通过隧道岩溶施工技术的应用,能够切实提高隧道工程的掘进速度和质量,对促进公路事业有重要作用。     

侧部高压富水溶腔与隧道间岩柱安全厚度的研究

岩溶区隧道周围不可避免地存在一些中小规模的隐伏溶洞,由于隧道的开挖、卸荷改变了隧道与溶洞间岩柱的应力状态,溶洞中的高压岩溶水进一步恶化了其稳定性,造成隧道突水、突泥等岩溶灾害的发生,带来了重大安全危害和经济损失.成为岩溶地区隧道施工中亟待解决的重要问题.除施工扰动、高水压作用外,隧道与溶洞间岩柱厚度不足是引起这一工程问题的主要因素,建立隧道与溶洞间岩柱安全厚度预测模型具有重要的理论意义和重大的工程实用价值.针对常见的中、小尺度的侧部高压富水溶腔,综合考虑安全厚度的影响因素,以隧道周围的塑性区和溶洞周围的高渗透带的贯通与否作为中间岩柱稳定的判断标准,建立了中间岩柱安全厚度力学预测模型,在此基础上分析了各因素对最小安全厚度的影响规律.以忠垫高速公路岩溶隧道为例,利用最小安全厚度预测公式判断中间岩柱的稳定性,其结果同基于现场量测判断的结果一致,从而说明上述方法具有一定的可行性.     

广西喀斯特岩溶区隧道溶洞处治技术探讨

溶洞的处治是喀斯特岩溶区隧道工程建设的一大难点,溶洞内的悬空结构、填充物渗漏、季节性集中降水等不良因素会导致隧道施工存在困难,处治不当极易引起洞身冒顶、崩塌、偏压、突泥涌水、变形量过大等地质灾害,严重影响隧道施工安全、质量和进度。文章结合广西崇左至水口高速公路隧道施工过程遇到的溶洞及其处治方案,探讨喀斯特岩溶区溶洞形成机理,分析隧道溶洞处治的原则和措施,以期对溶洞处治的设计与施工提供借鉴。     

岩溶地区隧道涌水风险的可拓评价模型及应用

岩溶地区隧道发生涌水灾害的风险大。文章基于可拓理论建立了岩溶区隧道涌水风险的可拓评估模型。在该模型中,首先建立岩溶区隧道涌水风险的多指标评估体系,并对评价指标做无量纲化处理;然后基于岩溶隧道涌水的评价指标的量测值建立待评物元;采用综合赋权法为各评价指标分配权重,其中指标的客观权重采用基于量测值的关联函数法确定,而主观权重采用基于专家知识的模糊层次分析法确定;最后推求待评隧道的物元关于涌水风险等级的关联函数值,通过最大关联度原则确定该隧道的涌水风险等级。同时,通过计算涌水风险等级的变量特征值来判断该风险等级偏向相邻等级的趋势。采用文章建立的风险可拓评价模型对某岩溶区隧道某里程段进行涌水风险评估,其评价结果与实际观测结果具有较好的吻合性,验证了该可拓评价模型的可靠性。     

隧道超前预报中不同性质充填溶洞地质雷达正演实验研究

隧道掘进过程中常遇到溶洞等不良地质体,根据溶洞填充物不同,将其划分为空气溶洞、充水溶洞、淤泥溶洞和干砂溶洞。文章基于时域有限差分法(FDTD)原理,对这些常见岩溶病害进行了正演模拟,并结合工程实例验证了理论模拟的效果。结果表明:溶洞雷达正演图像基本特征是一条双曲线同相轴。通过分析双曲线同相轴的运动学和动力学特征,可以推测出溶洞的几何位置,以及定性判断溶洞填充物的类型,且理论模拟效果与实测隧道剖面吻合良好。     

隧道掌子面与溶洞安全距离分析

岩溶地区隧道开挖掌子面前方存在的大型溶洞对施工的威胁非常大,如何确定开挖掌子面前方合理的岩盘安全厚度,并及时进行超前支护或对溶洞进行处理,是岩溶隧道施工中必须解决的一个关键技术问题。文章通过数值模拟和理论计算,对隧道掌子面与溶洞安全距离的影响因素进行了分析研究,建立了预测隧道掌子面前方岩盘安全厚度的计算方法(经验类比法、理论计算法、数值分析法)及计算图式,给出了安全距离计算公式并进行了工程实例分析。     

岩溶隧道溶洞顶板安全厚度预测探讨

文章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.     

铁路隧道风险评估若干问题探讨

文章探讨了当前隧道风险评估中存在的隧道初始和残余风险综合等级判定准则的不统一、施工阶段风险评估中风险因素的缺失及初步设计阶段风险评估"谈虎色变"、施工阶段风险评估"避轻就重"等问题,提出了解决这些问题的对策,即初始和残余风险综合等级就高准则、隧道施工阶段快速适时风险评估和特殊地区隧道初始风险等级合理确定等。     

基于属性识别理论的隧道施工超前地质预报可靠性分析

超前地质预报技术是探测隧道开挖掌子面前方不良地质、降低施工风险的一项重要技术措施。为确保超前地质预报技术探测的地质信息可靠、准确,文章建立了基于属性识别理论的隧道施工超前地质预报可靠性评价模型,在综合分析预报可靠性影响因素的基础上,从预报方案、预报作业人员、预报设备、预报环境、预报管理5个方面考虑,选取综合预报方法数量、作业人员从事预报工作时间、预报设备维护频率、与预报无关设备及人员数量、预报管理合理性作为评价指标,对各影响因素评价指标进行定性与定量描述,并对其进行等级划分;对于预报可靠性评价模型中各指标权重的确定,采用简单关联函数法来确定各评价指标所占权重;通过现场跟踪调查获取的各评价指标值及构造的属性测度函数计算隧道预报区段的单指标属性测度与综合属性测度,进而应用置信度准则对隧道预报区段的预报可靠性进行评价;最后通过工程实际应用表明属性评价结果与现场实际预报的可靠性情况一致。     

顶上隧道涌泥成因分析及整治

针对顶上隧道施工过程中的涌泥事故,通过地质调查、地质雷达探测、钻探等手段,详细研究了事故发生地段的工程地质情况、水文地质情况;分析了该隧道岩溶的发育、赋存、分布规律及规模;指出顶上隧道涌泥的主要原因是岩溶洼地及落水洞中的地表积水和残坡积水以及基岩裂隙水,经岩溶管道不断地渗透于花岗岩体与钙质砂页岩及灰岩接触部位的薄弱地带,从而形成了以垂直发育为主封闭性较好的管道溶洞。实践中结合地质补勘结果,采用跟管管棚、溶洞回填、加强溶洞段初期支护等治理措施,对顶上隧道的涌泥进行了有效处治。     

地质雷达在高速公路岩溶路基探测中的应用

隐伏岩溶的有效探测是保证高速公路岩溶路基施工安全与质量的重要因素,对于灰岩裸露或覆盖层薄的浅层岩溶探测,地质雷达较其他物探方法有突出优势,可以高效准确地查明隐伏岩溶的发育规模、分布范围和埋深等。文章结合工程实例,探讨了地质雷达在高速公路路基浅层岩溶探测中的应用,评述该技术能够有效地完成岩溶地区的浅层岩溶探测工作任务,具有较好的推广应用价值。     

典型不良地质体地质雷达探测正演试验研究

地质雷达(GPR)作为一种常规探测方法已经被广泛应用在隧道超前地质预报中。由于隧道空间狭小,受洞内施工器具及探测结果多解性的影响,准确预报隧道不良地质体具有的一定的复杂性和难度。基于此,文章利用二维时域有限差分法正演模拟隧道典型不良地质体地质雷达剖面记录,分析了隧道空间不良地质体雷达剖面特征,获取了实测雷达资料解译的理论依据。通过在安江高速公路3座岩溶隧道施工中进行大量地质雷达探测现场试验,并结合施工现场掌子面地质素描资料,成功预报了含水溶洞、空腔溶洞、溶蚀破碎带等不良地质体。该研究提高了地质雷达法在隧道空间内探测不良地质体的精度,为隧道工程施工提供了安全保证。     

复杂岩溶隧道突水突泥防灾报警系统设计

2006年1月21日,宜万铁路马鹿箐隧道突发大规模突水突泥,造成了重大经济损失和人员伤亡,从而引起了部各级领导的高度重视。宜万铁路是在建的地质条件最为复杂的线路之一,隧道工程多发育岩溶,具有突发性突水突泥的可能,修建风险大。为了进一步规避施工风险,减少施工过程发生突水突泥造成经济损失和人员伤亡,设计中根据隧道工程地质、水文地质,以及隧道工程特征,对岩溶隧道进行了风险等级划分,并针对Ⅰ级风险隧道进行突水突泥防灾报警系统设计(系统包括预测预报、注浆堵水、安全逃生三个方面),该设计在国内外尚属首次,设计成果在宜万铁路进行了应用,并取得了一定的成效。     

羊桥坝隧道大型干溶洞处理方案研究

受勘察手段限制,岩溶地区隧道建设过程中可能遭遇大型溶洞,带来施工、运营风险。文章以重庆奉节至巫溪高速公路羊桥坝隧道施工过程中发现的巨型溶洞为例,根据溶洞现状及补充勘察资料,提出了桥梁跨越方案、路基+明洞方案、回填暗挖方案和5种改线方案;通过在地质条件、施工风险、工程造价、工期等方面对诸方案进行综合比较,最终推荐采用新增费用最少、工期最短的左线左偏绕避溶洞方案。由于采用了该方案,在施工中未再遇大型溶洞,达到了规避地质风险、确保施工安全、节约造价、工期可控的效果。     

树根桩在隧道基底岩溶软基处理中的应用

在岩溶发育地区的隧道施工过程中,对隧道基底溶洞软基处理是隧道施工中的一个比较困难且十分重要的环节。文章以布孟2号隧道基底溶洞软基处治施工为例,阐述了隧道施工过程中遇到了基底溶洞软基地质的复杂情况,并结合软基特点,介绍了采用树根桩对隧道基底溶洞软基进行处治的设计方案、施工工艺和取得的效果,为类似隧道基底溶洞的软基处理方案设计和施工提供了借鉴。