软岩隧道超前预加固布置优化与地层力学响应

掌子面超前预加固是软弱围岩隧道施工的关键环节，以既有隧道为工程依托，采用有限元三维数值模拟对软弱围岩隧道不同超前玻璃纤维锚杆支护形式进行研究，对锚杆的空间布置及其与地层的力学响应进行分析。研究结果显示：综合加固效果与工程材料用量，0.4 bolts/m²是掌子面超前锚杆布置的最佳密度；对于掌子面超前锚杆的局部加密效果，开挖面下部加密能够有效控制后方岩土体变形，但结合地层力学响应，掌子面中部加密的效果最佳。     

郑万高铁大断面岩质隧道掌子面稳定性评价及控制措施

为建立施工阶段大断面隧道掌子面稳定性评价方法,结合郑万高铁大型机械化特点,对郑万高铁湖北段隧道掌子面地质信息进行统计分析,将掌子面稳定性分为A整体稳定、B局部掉块、C上半断面不稳定和D全断面不稳定4个级别,并建立以岩石坚硬程度、岩体完整程度和地下水状态3个指标的掌子面稳定性定性分级方法,得出围岩级别与掌子面稳定性的对应关系。研究结果表明： 1）岩石坚硬程度、岩体完整程度和地下水状态是围岩分级指标中使用率最高的3个指标; 2）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩的掌子面稳定性为A级。     

基于超前地质预报技术的隧道围岩分级方法研究

由于隧道围岩的复杂性及不确定性,在新奥法隧道施工过程中需要根据掌子面揭示情况对设计围岩级别及时调整。而目前现有的规范推荐方法或其他方法均无法实现快速围岩分级。根据规范的相关计算方法,结合现场探测、岩体强度测定及超前预报结果与围岩分级有关的信息,总结分级指标的换算经验公式,提出了一种基于超前地质预报技术的围岩快速分级方法,并通过对依托工程隧道进行现场实践。实践表明:本方法与规范方法的围岩分级结果基本相符,但分级指标所需工作量小、耗时少。本研究为公路隧道围岩快速分级提供了重要参考。     

基于三维重建与Unet神经网络的隧道掌子面围岩快速分级技术

围岩等级是确定和调整隧道施工方案的重要依据,为减少由于施工实际围岩等级与地勘不符造成的经济损失、安全事故等问题,可对传统围岩分级方法进行改进。依托云南文麻高速大法郎隧道,采用三维重建、图像拼接、Unet神经网络等技术,结合围岩单轴抗压强度等特性,实现基于岩体完整性和强度特征的掌子面围岩结构面特征识别和围岩级别快速评价。先采用数码相机对隧道掌子面及周边硐壁进行图像信息采集,建立完整的三维模型,后通过投影和图像拼接得到掌子面高清拼接图像; 基于Unet神经网络对掌子面图像进行节理迹线自动识别,对节理评价指标计算后得到隧道掌子面完整性信息; 最后结合其他围岩特征信息,基于BQ分级方法进行掌子面围岩分级。研究结果表明： 该围岩分级方法可获得清晰的掌子面图像,在依托工程现场较原始设计分级更符合现场实际情况,具有良好的应用性。     

基于掌子面结构量化的公路隧道围岩分级方法

公路隧道围岩级别的划分是指导隧道设计、施工及地下工程岩体稳定性评价和安全风险控制的重要依据,目前在设计和施工中对隧道围岩级别的判定方法具有较多的经验性因素,且在实际隧道工程中各级围岩的稳定性情况极为复杂,即使是同一级别的围岩,隧道稳定性也不尽相同。为了实现施工阶段围岩分级的可操作性与准确性,通过研究在公路隧道开挖时采集的隧道掌子面图像,利用MATLAB编程建立了照相测量围岩分级系统。根据岩体块度指标RBI的概念,向隧道轮廓线依次布设19条虚拟测线,以掌子面径向19个方位的RBI值综合评价了掌子面岩体结构的差异性。考虑结构面分布特征,结合掌子面节理玫瑰花图获取岩体结构综合量化指标Z-RBI,对掌子面进行了综合评价,得出了Z-RBI与岩体结构类型对应关系。综合考虑岩体坚硬程度、Z-RBI、地下水条件、初始地应力状态等主要分级指标,利用层次分析法,提出了隧道围岩BT分级方法及评价标准。实际工程应用表明:与传统的BQ法相比,BT分级方法获取的围岩等级更符合开挖后掌子面围岩的实际等级,且各等级可靠指标的延续性可对隧道施工过程中地质属性的变化情况进行定量表征,有助于工程地质人员据此对围岩质量的渐变过程进行动态评估。     

特大断面小净距隧道爆破振动控制技术

为解决大帽山新建隧道爆破对既有隧道结构的影响,采用分步钻爆开挖、楔型掏槽、炮孔堵塞等一系列技术措施,控制了爆破振动速度,同时还确定了大断面小净距隧道不同围岩中的爆破振动控制标准,此标准比类似隧道的标准大有提高。     

深埋特长公路隧道围岩变形分析

深埋特长隧道地形、地质条件复杂、隧道埋深大,设计制约因素多,常伴有断裂带、破碎带、岩爆、突泥、涌水等地质灾害,给设计和施工带来了很大的盲目性。文章以深埋特长隧道财神梁隧道为研究对象,对隧道掌子面所揭露围岩岩体、结构特征进行调查、记录以及分析掌子面围岩等级,分析监控量测所得实际围岩变形案例,对不同级别不同地质条件下的围岩稳定性进行分析比较,总结分析深埋特长隧道围岩稳定性的特点及其影响因素,为设计和施工安全提供参考。     

浅埋黏土层大跨度隧道施工技术与塌方风险分析

为了研究黏土层浅埋大断面隧道洞口施工的塌方风险,从围岩地质条件与隧道设计特点两个角度分析了依托隧道工程的洞口施工难点,并提出相应施工工法和加固措施。在隧道典型段落的掌子面采用地质雷达进行短距离超前地质预报,以预报结果为基础,再综合考虑隧道水文和地质条件、施工状态和隧道管理水平,选择了围岩级别、隧道埋深、地下水、开挖方式、隧道跨度与施工水平作为塌方风险评估因素。以100多座典型隧道的塌方事故资料作为依据,提炼塌方事故主要致灾因子及其发生频率,采用频数统计法计算各风险因素的客观权重,通过专家对风险因素评分与层次分析法计算和获取各因素的主观权重和分配权重,再通过工程中广泛使用的Karwowski模糊隶属度函数确定各风险因素不同风险等级的隶属度,以此构建权重矩阵与隶属度矩阵,计算出隧道塌方综合风险隶属度,根据最大隶属度原则确定塌方风险等级。最终形成了一套黏土层浅埋大断面隧道塌方风险评估模型,将塌方风险评估模型应用到依托工程大罗山隧道中,结果表明:隧道评估段塌方风险结果为IV级,属于危险级别;洞内实际开挖引起地表发生塌陷,围岩含水丰富,评估和开挖揭露的塌方风险等级具有较高的一致性,验证了该风险评估模型的可靠性和适用性。     

典型超前地质预报手段的适应性研究

从不同隧道施工地质超前预报手段的适应性研究入手,对典型不良地质的地质雷达、TSP以及电法等预报手段的信息特征进行了较为系统的研究,建立了典型不良地质的评价方法,同时对围岩级别划分的预报方法进行了探索性的研究,具有一定的工程指导意义。     

CRD法与上下台阶法在隧道开挖中的效果对比及数值分析

由于Ⅳ级以上围岩软弱破碎,岩土体强度低,围岩开挖后容易松动变形,掌子面挤出,引发拱顶坍塌,地表下沉过大等病害.采用不同的隧道开挖方法,会对此类围岩的稳定性产生不同影响.该文以工程实例为依托,利用FLAC3D分别模拟湖南某高速公路某隧道在CRD法与上下台阶法开挖条件下的施工过程,分析隧道开挖过程中围岩的应力、位移及塑性区...     

广梧高速公路石牙山特长隧道超前地质预报准确性研究

广梧高速公路石牙山隧道围岩地质情况十分复杂,在开挖施工中以物探方法作为日常预报手段,在十分必要的情况下提出实施少量超前探孔作为验证和控制风险的手段.在所使用的地球物理方法中,以TSP203plus为主,以探测围岩的整体块段情况及围岩级别;地质雷达为辅,探测局部强风化及破碎带.根据TSP探测所取得的纵波速度等有关参数,在方法上与地质雷达及宏观、微观地质进行结合,按照规范中围岩级别与对应纵波速度关系划分围岩级别,并根据不同岩性进行对比和研究,经开挖验证,与实际情况相符,提高了预报的准确率.     

基于能量理论的岩溶隧道超前钻探精细预报方法

旋推功率比(RTPR)可以从钻进破岩机理角度描述破碎不同岩土层所需切应力与正应力的差异,通过与钻进比能(SED)指标的预报效果进行对比研究发现:钻进参数的同步变化对RTPR指标定位软硬界面位置无显著影响,相比可知钻进比能可以得到更精确的预报效果.因此,应用RTPR指标对广西某大型岩溶隧道进行充填溶腔与硬质灰岩区域界面识别,并一步根据曲线特征判断传统预报中缺失钻孔排渣与返液的预报不确定区,最后通过掌子面已知条件预测未知地层的岩性.此方法在实际钻探预报中准确预测了前方地层的岩性,可以为隧道地质的精细化预报提供有效的参考.     

凿岩台车采用长短眼配套控制隧道超挖技术

为有效降低施工成本，减小钻爆法隧道超挖量，提高钻爆施工技术及改进施工工艺，通过研究凿岩台车作业模式，分析得出凿岩台车进行隧道钻爆开挖时，由于受台车钻臂结构影响以及现场视线不清、视距较远等，钻凿周边眼时外插角不易控制，产生的隧道超挖往往较大。结合工程实践，通过对比凿岩台车在初期支护紧跟掌子面及不紧跟掌子面等不同施工工况下长短孔配套施工产生的超挖量，得出在保证施工安全的前提下，保留一定长度的隧道不进行初期支护施工钻孔，并采用长短孔配套钻孔爆破技术，可有效控制凿岩台车钻爆时隧道的超挖量。研究结果表明： 采用长短孔配套钻孔时，Ⅱ、Ⅲ级围岩，Ⅳ级围岩，Ⅴ级围岩相比类似条件只采用长眼时的最大超挖量分别减少约12、19.5、21.5 cm。     

超长距离水平定向钻进技术在隧道精准地质勘察的研究及应用

为弥补传统钻探勘察方法存在的不足,更加精确地对隧道围岩信息及岩体应力分布特征进行探测,提出将非开挖管道建设的水平定向钻进技术(HDD,horizontaldirectionaldrilling)用于隧道地质勘察的新方法,并给出采用HDD进行隧道地质勘察的详细技术方案,即先沿着隧道设计轴线钻1个水平定向钻勘察孔,并在孔内开展间断取心、水压致裂、综合测井和孔内电视等相关测试,利用测试结果对隧道设计轴线围岩的岩性变化、断裂破碎带分布范围以及隧道涌水情况进行精确判断。最后,将HDD用于天山胜利隧道地质勘察工程实例中,并在钻进长度为2271m的水平定向钻勘察孔内开展了取心、孔内电视等相关测试,验证了HDD用于隧道地质勘察的可行性及高效性。     

地质雷达在南会隧道超前地质预报中的应用

在隧道施工中通常会遇到诸如围岩坍塌、岩溶涌水等地质灾害,施工前进行超前地质预报,能够最大程度地降低地质灾害对工程的影响。以太行山高速公路南会隧道工程为例,研究了施工中应用地质雷达超前预报技术,较为成功地预报出掌子面前方出现的富水、裂隙带等情况,确保了隧道的施工安全。     

TRT与快速钻探技术在隧道地质预报中的应用

以三峡翻坝高速公路项目天鹅岭隧道工程为例,介绍层析扫描成像技术(TRT)与快速钻探技术(采用RPD- 150C多功能钻机)的综合地质预报应用,并对预报成果与应用效果进行分析.结果表明,两种技术的结合应用,可以更准确地预报岩溶隧道前方的不良地质体,并对围岩级别进行有效的划分,以指导安全施工的进行.     

TSP303超前地质预报系统在人防洞岩土勘察中的应用

在山地进行岩土勘察,经常会因为钻机上不去,无法安装等原因,导致已布设好的钻孔没法进行钻探,最终报告无法完全揭露围岩情况,结合物探方法(TSP303),利用激震的方式,使地震弹性波在围岩中传播,用高灵敏的接收器接收回波,提取的反射层、岩石物理力学参数等,通过各参数对岩体稳定性做出判定,并且利用它占地小、轻便、快捷的特点,适合于钻探无法达到满意效果的隧道洞室勘察工程中。本文通过工程实例,把用于公路(铁路)隧道超前地质预报的TSP303利用于人防洞中,解决了钻探从山顶往下钻探,受场地影响,无法布孔,解决不了地质问题。本方法在隧道里面进行采集,解决了钻探受地形影响的因素。TSP303在隧道里面两个小时完成所有数据采集,比用钻孔省了不少时间。     

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。     

PS测井技术在九嶷山隧道勘察中的应用

主要介绍了PS测井技术的原理以及数据处理方法,该技术可为隧道工程的安全、快速掘进及不良地质的预测预报提供可靠的数据和准确的地质资料.通过对测试数据的统计分析,为划分围岩级别、勘察断裂构造提供信息,使得支护结构设计参数与隧道围岩级别更加匹配,断裂构造的位置、特征更加明确,保证隧道施工能高效、优质地完成.     

地质雷达在赐儿山隧道超前地质预报中的应用

采用瑞典MALA CUⅢ型地质雷达,在赐儿山隧道进行超前地质预报。通过对施工现场采集的雷达剖面图的研究和对雷达软件采集的数据的分析,并与隧道掌子面施工现场地质情况进行比较,说明在隧道的超前地质预报中地质雷达探测法是一种十分便捷、准确且经济的办法,对隧道安全、快速的施工具有较好的指导作用。同时,地质雷达现场探测时,需减少各种干扰因素的影响,提高雷达图像的识别精度。