TGP技术在隧道断层破碎带超前预报中的应用研究

为解决某隧道断层破碎带地层易出现拱顶塌方、掉块、涌水的问题,通过现场掌子面调查结合TGP技术等手段,研究了TGP技术在断层破碎带中的应用情况。结果表明,当反馈数据显示围岩反射界面较密集,纵波速度连续下降时,表明掌子面前方围岩破碎,裂隙水较发育;TGP技术对断层破碎带地层岩性可进行较准确地预测与划分,对于地下水丰富地层隧道应同时配合其他检测手段进行隧道涌水量的预报。     

石林隧道突水突泥形成机理探讨

对石林隧道开挖所揭露各类地层进行分析,探讨了沙泥岩互层隧道突水突泥的一般规律。将其隔、透水交替规律运用到该隧道相似岩性交替界面的地质预报中,取得了良好效果。为软岩隧道预报突泥突水提供了一个新思路。     

TGP超前地质预报技术的隧道围岩精细化预报

针对目前TGP超前地质预报技术以波速分析为主,少见地质构造界面分析的现状,利用TGP实测二维和三维探测结果,从地层波速和地质构造界面2方面精细成功地预报了某隧道掌子面前方围岩地质情况及围岩级别,结果表明:1)在实际工作中,应严格按照TGP数据采集要求得到高质量的原始资料,才能做进一步数据处理和解译;2) TGP二、三维解译成果大体一致,但所反映细节存在差异,实际工作中应比对二、三维解译成果,研究其相似性和差异性,综合得出预报结果; 3) TGP三维地质构造界面解译成果较二维可视化程度高,可直观反映构造界面的走向和倾向、明确构造界面与隧道开挖轮廓的关系。最后通过地质构造界面解译预测了隧道重点施工风险段落和部位,通过地层波速和地质构造界面的综合解译,为隧道动态设计施工提供了重要依据。     

土岩组合地层浅埋隧道埋深确定方法研究

为能更好地确定土岩组合地层浅埋暗挖埋深,以青岛地铁某浅埋暗挖车站为依托,采用数值模拟为研究方法,研究岩跨比、覆跨比等指标对隧道埋深的影响,并在此基础上从多指标角度出发研究其对隧道埋深的敏感性影响。研究表明:1)在强风化-微风化花岗岩地层隧道施工过程中上覆岩体和土体对围岩的稳定贡献程度不同,上覆岩体更有利于隧道的稳定;2)在青岛典型土岩组合地层中确定地铁车站埋深时,隧道的安全性对上覆岩层的厚度最为敏感,其次为覆跨比,覆盖层自重荷载影响隧道施工后的变形及受力。     

基于隧道掌子面炮孔钻进的超前地质预报技术研究

钻孔过程中钻具与岩土体进行直接接触,钻具响应信息综合反映了岩土体的力学性质,钻具响应信息中隐藏的大量地质资料,可用于分析、测定岩土体的力学参数和空间分布,是进行地层界面识别和围岩级别划分的重要参考指标。现阶段在岩土工程领域的钻具响应信息并没有被收集,造成了数据资源的极大浪费。为充分利用隧道炮孔钻进中的相关参数信息,采集并建立参数与围岩质量的关系,结合掌子面地质情况,对掌子面前方围岩级别进行预报。依托贵州三独高速开展基于隧道掌子面炮孔钻进的超前地质预报技术研究并得到以下成果。研究证明了岩石的可钻性与钻进速度、振动加速度以及振动频率有直接的关系。在此基础上完成了隧道掌子面炮孔钻进短距离地质预报的理论研究;研发了一套随钻监测设备,应用于气动凿岩机,随钻设备可采集钻机钻进速率、振动加速度的实时数据;将采集到的钻进速率,振动加速度进行分析研究,构建了岩体级别和钻进信息的定量关系;通过在依托工程中的应用,初步建立了基于围岩岩石类型为石英砂岩的不同级别围岩的岩石抗钻系数标准数据库。并与开挖现场的地质报告进行比对,完善了数据库。     

基于BP神经网络方法的岩溶隧道突涌水风险预测

为了准确预测岩溶隧道突涌水风险等级,以降低隧道施工过程中突涌水事故的风险,在参考相关文献的基础上,统计研究及综合分析岩溶隧道水文地质条件,选取不良地质、地层岩性、地下水位、地形地貌、岩层倾角和围岩裂隙6个主要因素作为岩溶隧道突涌水风险评价指标。在不同水文地质条件下,影响因素的权重有较大差异,为避开影响因素权重分析,运用BP神经网络方法对岩溶隧道突涌水风险进行评估。在对突涌水风险评估基础上,结合超前地质预报,优化隧道施工开挖支护方案。在工程应用中,运用BP神经网络方法,对某隧道进行突涌水风险评估,结果与实际施工情况较一致,并结合超前预报提出合理的支护方案,避免了隧道突涌水事故的发生,以期为岩溶隧道突涌水风险预测提供借鉴。     

高频大地电磁测深在米仓山特长隧道勘察中的应用

采用高频大地电磁测深法应用于桃巴高速公路的亚洲第二特长隧道――米仓山隧道构造、岩性的勘察,通过与钻探及地质调绘的资料对比,EH4音频大地电磁法可以在宏观上查明深埋隧道地层岩性分界、地质构造(断层、岩溶)及其赋水性,为钻孔布置及隧道设计、施工提供地球物理依据,在深埋隧道勘查中能起到理想的效果。     

基于磨损比耗指数的滚刀磨损定量预测方法

为定量预测盾构掘进复合地层时不同刀位的滚刀磨损量,以滚刀磨损的逐刀量测及相应的破岩体积的分层统计为基础,将位置各异的滚刀磨损比耗指数(SWI)——滚刀磨损增加量与破岩体积之比,按滚刀掘进地层进行分类统计,得到以掘进参数为自变量、适用于4种均质地层的SWI回归方程。将SWI回归方程与磨损量的分层求和法相结合,提出基于磨损比耗指数的复合地层滚刀磨损的定量预测方法。研究表明:1)磨损比耗指数同时考虑磨损量与滚刀安装位置、掘进距离的关系,物理意义明确;2)SWI回归方程预测精度较高,可为刀圈极限磨损预测提供掘进参数预警值。通过分析方程系数与岩性的相关性,提出在不同地层中有利于减缓滚刀磨损的掘进参数调整方法。实测结果表明,复合地层滚刀磨损定量预测方法在磨损量预测,尤其是滚刀寿命预测中具有较高的精度。     

土岩起伏地层地铁隧道受上部卸荷影响的变形响应研究

为研究土岩起伏地层中基坑开挖对下卧地铁隧道变形的影响，基于Boussinesq解与Mindlin解，考虑土与结构的共同作用，提出土岩起伏地层中基坑开挖引起下卧地铁隧道变形的半解析预测方法。通过系统参数研究，提出考虑土岩分界面埋深影响的隧道最大隆起变形经验预测公式，并预测厦门地铁1号线区间隧道的变形。为确保施工过程中隧道的安全，采用人工与自动化监测相结合的方案，开展基坑施工全过程中隧道竖向变形现场测试。通过对比分析理论预测值和实测数据，验证所提出的经验预测公式的准确性，并结合实测数据进一步探讨岩面起伏对开挖引起的隧道变形的影响规律。研究表明： 1）所提出的经验预测公式可以较为准确地预测不同土岩分界面埋深条件下隧道的最大隆起变形； 2）位于残积土及全风化岩中的右线隧道最大隆起变形比位于强、中风化岩中的左线隧道最大隆起变形大约40％； 3）风化岩地区隧道隆起变形为软土地区隧道隆起变形的1/5~1/4。     

综合地质超前预报系统及其在将军沟隧道工程中的应用分析

深埋长大隧道工程地质条件复杂多变,盲目施工易造成突水、突泥和塌方等安全事故。对隧道掌子面前方一定范围内的地质情况进行超前探测和预测预报是保证隧道施工安全的关键技术。在连霍高速将军沟隧道施工中,引进TSP203隧道地质超前预报系统、红外线测水仪等先进仪器进行多途径超前地质预报,可以有效的提高对不良地质体的预报效果,通过预报结果与实际揭露的对比分析,其预测精度达到95%以上,有效地指导了隧道的安全施工,可为同类工程提供技术资料和经验借鉴。