富水弱胶结地层地铁隧道裂隙水涌水量分析

针对复杂地质条件下浅埋地铁隧道裂隙水涌水量预测问题,文章以青岛地铁2号线枣李区间隧道为工程背景,基于等效连续介质模型,利用复变函数理论转换岩土体渗流区域和边界条件,推导了适用于浅埋地铁隧道涌水量的计算公式,确定了合理注浆圈参数;并建立了地铁隧道涌水量计算模型,通过流固耦合分析研究了不同注浆圈厚度条件下地铁隧道涌水量变化规律,验证了工程现场实测数据和数值模拟结果与理论解析值的吻合度。结果表明:隧道涌水量随着注浆圈厚度的增大或渗透系数的减小而降低;考虑到地铁隧道涌水量控制标准、经济合理性等要求,确定注浆圈厚度为4 m、渗透系数为0.009 8作为最优合理注浆圈参数;地铁隧道涌水量计算公式解析值与模拟值、实测值在误差允许范围内基本吻合,验证了计算公式的正确性和适用性。     

厦门海底隧道建设中涌水量流固耦合数值模拟

文章运用有限差分软件(FLAC3D)对厦门海底隧道F4风化深槽的涌水情况进行了流固耦合分析。由于隧道在穿越风化深槽段时采用双侧壁导洞法施工,因此对隧道施工三个阶段的涌水量分别进行了分析,并对不同注浆密度下的涌水量进行了对比。研究结果表明,在隧道开始开挖阶段,涌水量较大,之后逐渐趋于稳定;左右侧导洞开挖时,涌水量逐渐增大,但隧道中间部分开挖后,涌水量有所降低;数值计算所得涌水量结果与规范推荐公式计算结果基本一致。     

富水软弱围岩隧道工程施工方案分析

文章以在建岑溪至水汶高速公路均昌隧道为例,采用数值模拟的方法,分析不同工况条件下帷幕注浆技术在富水软弱地层隧道工程施工中的作用,并对施工引起的围岩变形特征、地表变形特征及掌子面涌水量变化特征进行研究。结果表明,设置5 m帷幕注浆圈后,隧道施工过程中的拱顶沉降、水平收敛及地表沉降显著减小,并且可以有效阻断地下水的渗流通道,对隧道施工方案的确定有一定的指导意义。     

基于地下水动力学的地铁隧道裂隙水预测分析

针对城市中土岩组合的矿山法地铁隧道的实际情况,文章基于隧道潜水含水体的连续多孔介质模型建立了潜水含水体与裂隙含水体的组合介质分析模型;结合地下水动力学理论,推导了适用于该模型的裂隙水涌水量预测公式,并给出了公式中参数的具体取值方法,提出了该公式在地铁隧道注浆加固断面的涌水量预测中的应用方法。以青岛地铁隧道工程为依托,分别用解析法和数值分析法预测了隧道的涌水量,并与现场试验测量值进行了对比分析。分析结果表明,解析公式预测值误差较小,具有较高的工程应用价值。最后,分析了不同的洞室形状对隧道涌水的影响,得出了在地铁工程中断面形状对涌水量影响较小的结论。基于以上研究,文章推导的解析公式对土岩组合地层中地铁隧道涌水量的预测具有较高的适用性。     

某富水断层隧道涌水治理方案优化分析及工程应用北大核心CSCD

以武九高速高楼山公路隧道为例,针对以断层破碎带为主控因素的隧道突水治理问题展开数值分析研究。基于FLAC 3D有限差分法及流固耦合分析原理,研究了导水洞排水、注浆堵水和排堵结合等不同治理方式对隧道涌水量及围岩稳定性的影响。结果表明:对于富水断层隧道发生A、B级别的大量涌水时,建议同时采取导水洞排水、注浆堵水的排堵结合措施,导水洞设置在近断层处,且与隧道相对距离为0.75(D+l),注浆圈厚度控制在7 m以内,注浆圈相对渗透系数比不超过10,既能降低涌水量,又能保证围岩的稳定性;对于C级涌水隧道,可采取注浆措施,注浆厚度不低于3 m,相对渗透系数不低于20;对于D级及以下涌水隧道,采取常规抽排水措施即可。     

岩溶区隧道特大涌水突泥段帷幕注浆方案研究

为了合理确定岩溶区隧道帷幕注浆参数和注浆方案,文章以广西岑溪至水汶高速公路山心隧道涌水突泥段为依托,通过室内外试验研究,分析了隧道掌子面等部位围岩矿物成分,并基于此采用经验法和综合分析法对地层可注性进行了判别,确定了注浆方式;采用有限元方法对帷幕注浆厚度等进行了计算分析,确定了适用于山心隧道的帷幕注浆参数和设计方案;监测结果表明,采用该方案处治后涌水量降低了约54%,稳定后涌水量达到了设计要求。     

防排水技术在海底隧道中的应用

海底隧道不同于山岭隧道的主要区别有两个:一方面,由于多数地段采用以堵为主的防水措施,海底隧道衬砌在承受围岩压力的同时还要承受较高的水压;另一方面,由于海底隧道纵坡为倒人字坡,因此在隧道施工期间及运营期间的防排水尤为重要.文章介绍了厦门翔安海底隧道的防排水方案设计情况,对方案实施效果进行了评估;针对海底隧道防排水方案实施中的问题,提出了重点对初期支护背后注浆、改进注浆材料等建议,指出了防排水技术是海底隧道工程建设成败的核心问题之一.     

水下隧道复合式衬砌水压特征研究

水下隧道无论在施工期还是运营期,时刻都处于有无限水源补给且水头恒定的水体下,因此水压是水下隧道衬砌结构设计的主要荷载之一。文章通过理论分析、模型试验和对厦门海底隧道现场实测数据的分析,研究了水下隧道复合式衬砌的水压特征。研究表明:(1)仅在考虑隧道排水时,注浆圈才能发挥减小对衬砌水压的作用。随注浆厚度增加,衬砌水压减少,且注浆效果越好,衬砌水压降低越明显,而相应注浆圈分担的水压也就越高,但是注浆圈厚度的无限增大对减少衬砌水压作用甚微,合理的注浆厚度在3~8 m范围内;(2)随着初期支护抗渗性的加强,衬砌水压明显增加。设计时必须考虑初期支护承受一定的水压。初期支护水压主要取决于注浆层与初期支护渗透系数的比值;(3)不论注浆水平如何,不论初期支护、二次衬砌渗透系数如何,二次衬砌水压折减系数的大小关键取决于进入初期支护的水量能被多大程度地排出,即取决于隧道排水量与进入初期支护水量的比值。在确定二次衬砌水压时,还应考虑初始渗流场的影响。研究可为水下隧道和高水压山岭隧道的结构设计提供参考。     

考虑施工过程的浅埋软弱隧道管棚变形预测及参数敏感性分析

目前的隧道管棚计算方法和理论解析存在计算繁杂,计算参数的选择对分析结果的正确性影响较大且无法获得精确的理论解或简化的计算公式等问题。文章基于Winkler弹性地基梁理论,考虑隧道施工过程中围岩扰动特性、支护未封闭不完全承载特性、地层反力系数差异特性及荷载分布不均匀特性,建立了管棚超前预支护变形理论计算模型,并通过求解24阶方程组获得超前管棚预支护理论解析。结果表明:1)解析解与数值解和现场实测值吻合度较高,解析解可用于管棚变形预测;2)管棚直径、开挖进尺、地层反力系数均存在最优参数取值,环向间距与管棚变形呈正比例关系,管棚长度并非越长越好,只需满足管棚远端超前掌子面前方2倍台阶高度即可;3)实际施工过程中,通过调整管棚参数来控制隧道拱顶沉降效果从优到劣的顺序为:开挖进尺、注浆改善地层力学性质、环向间距、直径、长度。     

高水压富水山岭隧道设计浅谈及工程实例

通过对地下水渗流场的理论分析,结合宜万线齐岳山隧道高水压富水地段现场具体处理情况,得出高水压富水隧道设计应注意的主要原则:"以堵为主,限量排放"是高水位富水隧道设计应遵循的基本原则,限量标准应根据隧道区域内具体情况类比确定;地层注浆是实现限量排放的主要方式,确定注浆加固圈范围时应确保注浆帷幕体自身的稳定;排水系统是衬砌结构设计中不可缺少的一部分,在完善可靠的排水系统下,衬砌结构承受的外水荷载能较大幅度地进行折减。     

轴对称解对隧道衬砌水压力计算的适用性研究

文章根据渗流理论推导了隧道衬砌水压力的轴对称解,并利用数值分析方法研究了轴对称解对不同形状隧道断面与浅埋隧道的适用性.研究结果表明:轴对称解适用于非圆形隧道断面衬砌水压力的估算；隧道断面形状对衬砌水压力折减系数的影响较小,可以忽略不计,其影响大小主要由衬砌与围岩的渗透系数比值决定.对于浅埋低水头隧道,用轴对称解计算的毛洞流量Qm与数值解比较,其误差较大,最大误差为36.5％；但用来计算衬砌水压力p1以及衬砌后水流量Q1时,误差相对较小,最大误差为6.3％,特别是利用轴对称解得出的衬砌水压力值与利用数值解得出的衬砌水压力特征值最大误差仅为3.4％.     

雪峰山特长深埋公路隧道涌水量灰色预测

文章针对邵怀高速公路雪峰山特长深埋隧道排水设计及施工现状,通过众多方法比较分析,优选采用灰色理论来预测隧道开挖距离与涌水量问的关系,以预测隧道开挖后总的涌水量,为中心水沟管径大小设计提供依据,对指导隧道施工具有现实意义。     

富水区隧道环向盲管间距优化分析北大核心CSCD

富水区隧道涌水遵循“以堵为主、防排结合”的处置原则,其中排水体系构建的合理性是隧道安全施工与良好运营的关键因素。首先分析隧道排水体系,揭示其工作原理,然后利用FLAC 3D有限差分软件,对鸿图特长隧道富水断层区设置的不同环向盲管间距进行三维流固耦合模拟,通过分析渗水压力、锚杆受力及涌水量,揭示塑性区体积及分布区域特征。研究结果表明:沿隧道轴向,支护结构孔隙水压力大致呈周期性分布,其周期近似等于环向盲管纵向间距;加密环向盲管,在降低支护结构受力并减小塑性区体积的同时,会增加隧道排水量;随环向盲管间距的增大,注浆加固圈塑性区首先出现在围岩好的区域,断层区出现塑性区最晚;断层区锚杆加固效果较差,可通过减小钢拱架环向间距以提高结构刚度,使注浆加固圈沿轴向受力更合理。综合考虑各种因素,建议在建工程断层区环向盲管间距设置为3 m,断层附近区间距为4 m。     

马鹿箐隧道高压富水大体量充填性溶腔处治技术

宜万铁路马鹿箐隧道DK255+978处通过一高压富水隐伏溶腔,先后发生多达19次的突涌水(泥)灾害.在对该高压富水隐伏岩溶的处治中,系统地运用了释能降压原理,释放了溶腔所存储的能量,降低了水土压力对隧道的稳定性影响.释能降压技术主要采取了综合地质预报手段探明溶腔边界、内部充填物特性和分布特征等,并根据溶腔的水压、水量测试结果进行排水系统规划、钻孔泄水,采用控爆措施揭开溶腔,并进行实时预警预报监控.结果表明,运用释能降压技术处治马鹿箐+978溶腔,规避了岩溶溃水的风险,取得了良好的效果.     

基于灰色关联分析的某隧道涌水来源识别

文章采用灰色关联分析方法并将其编写成Excel VBA程序,对某隧道进口端涌水的可能来源进行筛选识别,取得了较为满意的计算结果,从而为相关部门制定针对性的隧道涌水整治方案提供了理论依据及技术支撑。     

宜万铁路齐岳山隧道F_(11)高压富水断层注浆法与冷冻法方案比选与实施

随着铁路跨越式发展需要,大量高等级的铁路即将投入建设,由于受到设计时速和地形的限制,大量的铁路地下工程需要穿越原来被认定为"施工禁区"的地段,建设者将面临更多的施工难题.宜万铁路齐岳山隧道F11断层横穿隧道长度253 m,规模极其宏大,断层带由构造角砾岩、碎裂岩和断层泥组成,胶结松散、岩体破碎,稳定性极差.现场超前深孔钻探实测单孔最大涌水量为1 800 m3/h,最大水压力2.6 MPa,高压富水的存在使断层施工难度更大.针对F11高压富水断层,将注浆法与冷冻法在安全可靠性、工法适应性、计划工期和经济性四个方面进行了比选,最终决定采取注浆法.通过现场试验与实施,顺利地完成了F11高压富水断层的注浆堵水加固,保证了隧道的安全施工.     

珠江口海底隧道盾构法施工方案可行性分析

盾构法已经在国内外的地下工程中被广泛运用,特别是国外一些著名的海底盾构隧道,如英吉利海峡隧道、日本东京湾海底公路隧道、荷兰W esterschelde隧道;国内盾构技术也发展迅速,先后建成上海大连路、复兴东路过江盾构隧道,还有在建的上海翔殷路越江公路隧道、上中路隧道和已经开工建设的武汉、南京、上海长江桥隧工程等。这些海底、江底隧道的修建为盾构隧道的发展积累了丰富的经验。文章首先论述了国内外大直径、高水压、长距离推进等盾构施工关键技术,并结合珠江口海底隧道的建设条件与国内外的施工成功实例,对海底隧道盾构法施工方案的可行性进行了初步研究。     

砂浆回填帷幕注浆在高压富水溶腔处治中的应用

宜万铁路云雾山隧道DK245+260高压富水溶腔,纵向长约13.28m,宽约31.2 m,腔体内充填粘沙土,施工中观测到最大水压为0.56 MPa,最大出水量为1 100 m3/h,腔体内存在大型空腔,施工中多次突泥突水.现场先采用M10砂浆回填溶腔空腔,后采用全断面帷幕注浆构筑截水帷幕,成功完成该溶腔的处理,减少了工程损失,保证了隧道的施工安全.