基于解析法和数值法反演哈尔滨漫滩区水文地质参数

含水层水文地质参数反演的准确性直接关系到水文地质条件判别的合理性,影响地下工程地下水控制的方案设计、施工安全及造价.目前并无完全适用的解析法来计算水文地质参数.以哈尔滨地铁4号线一期第1标段漫滩区科技五街站抽水场地的抽水试验数据为基础,采用稳定井流Dupuit计算公式、非稳定流Theis计算公式和水位恢复法等解析法,计算出漫滩区浅层含水层渗透系数为35.9～71.3 m/d,平均值为54.1 m/d.利用FEFLOW软件建立了抽水试验场地地下水流数值模型,对水文地质参数进行反演,得到渗透系数为44.5 m/d.结果 表明,通过数值模拟的水文地质参数反演结果与多种解析法计算的结果接近,进一步验证了水文地质参数取值的可靠度.     

土门关隧道涌水量预测及治理措施

对土门关隧道开展现场地质调绘、钻探、抽水试验等综合水文地质勘察,将该隧道分为进口弱富水区、太阳沟流域中等富水区以及出口弱富水区三个水文地质单元,运用大气降水法、地下水径流模数法、地下水动力学法对其涌水量进行预测。经综合分析及计算,三个水文地质单元的预测涌水量分别为283 m~3/d、2243 m~3/d、171 m~3/d,预测总涌水量值为2697 m~3/d。隧道在通过断层破碎带、节理密集带时,存在发生突水、突泥的可能性,并据此提出相应的治理措施。     

穿越富水断层深埋引水隧洞涌水量预测研究

针对高地应力及高水力梯度等复杂地质环境下,深埋引水隧洞穿越组合富水断层破碎带发生突、涌水地质灾害的问题,以福建龙津溪引水隧洞为工程依托,提出基于平面一维流微分方程的引水隧洞组合富水断层控水模型涌水量计算方法,并从断层倾角和倾向2个角度考虑隧洞与断层的位置关系,从而确定模型中的3种典型平面一维流涌水模式的几何计算参数。基于隧洞与断层的空间位置关系,将计算区域划分为3个计算子区间:Ⅰ区(隧洞处于普通围岩)、Ⅱ区(隧洞处于断层影响带)和Ⅲ区(隧洞处于断层破碎带),分别对3个子区间的涌水量展开计算,并通过分段积分得到整个区段总涌水量,其中Ⅱ和Ⅲ区受断层以及高水力梯度的影响,需要考虑高速非达西修正。最后将理论计算结果与工程常用的裘布依公式、数值模拟计算以及现场实测数据进行对比,结果表明该方法计算组合富水断层隧洞涌水量具有切实可行性,且准确度较高。     

宁波南站深基坑承压水抽水试验及数值分析

为降低深基坑工程设计与施工风险,对现场实际水文地质情况进行抽水试验,取得准确水文地质参数(承压含水层),建立深基坑降水三维渗流与沉降的数学模型,利用抽水试验期间监测数据对水文地质计算参数进行反演,进而对降水运行期间引起的渗流与地面沉降进行趋势预测。该抽水试验指导进行了基坑突涌性评价和实际工况运行控制,为降水运行提供依据,对类似工程的设计、施工及风险控制具有借鉴意义。     

宁波地铁市府站深基坑抽水试验及数值分析

为降低深基坑工程的设计与施工风险,有必要通过抽水试验确定各地层(特别是承压含水层)的水文地质参数。针对宁波地铁市府站的复杂水文地质条件,通过现场不同降压工况的抽水试验,并运用三维非稳定流有限差分法进行了数值模拟及水文地质分析。该抽水试验结果及结论为类似工程的设计、施工及风险控制提供了依据,尤其是对于宁波地区后续轨道交通线路的建设具有借鉴作用。     

城市轨道交通基坑降水模拟试验研究

以某城市轨道交通6号线基坑水文地质为研究对象,对4组不同含水层组布置4组多孔抽水试验,然后建立数值模型,进行水位动态曲线和水头梯度场拟合,验证数值模型中所设定参数条件是正确可靠的.在此基础上,对降水效果进行预测,得到采用不同抽水量潜水泵达到基坑内水位设计降深所需时间及水位降深等值线;通过地表土体沉降监测,得到地表沉降监...     

深基坑施工高承压水降压方案数值分析

针对杭州某地铁车站深基坑工程原承压水设计存在的问题,为减小施工风险,采用三维数值模拟与现场抽水试验相结合方法,提出适合本工程地层特性的承压水降压方案。研究表明：三维数值模型计算所得数据与现场抽水试验数据较吻合,利用抽水试验及结果,反演现场水文参数,再经过数值模拟所设计的承压水层降水方案是可行的。     

保康隧道穿越断层破碎带施工控制技术

隧道掘进穿越断层和节理裂隙破碎带施工过程中易发生塌方、涌水突泥等灾害事故。为保证隧道穿越多裂隙带的施工安全,降低施工灾害发生的概率,施工前有必要选择合适的施工方法。保康隧道在穿越断层破碎带选择了CRD法施工技术,并且通过优化爆破参数,减弱隧道爆破振动对断层破碎带的扰动,使其安全通过多条破碎带,其控制技术可供类似工程借鉴。     

山岭隧道高压富水断层破碎带注浆施工技术

研究目的:山岭隧道断层破碎带地层岩性复杂,围岩破碎,在地下水补给源充分的条件下,极易发生高压突水等地质灾害,严重影响施工安全和进度。为了有效地预测和治理隧道断层破碎带涌水,防止发生隧道突发涌水等地质灾害,需要对断层破碎的地质特征以及处理措施进行深入研究。研究结论:隧道注浆堵水的方式一般要结合现场开挖揭示围岩情况和前方地层超前预报结果合理选择。隧道高压富水断层破碎带应采取超前预注浆堵水措施,以达到降低围岩的渗透系数,减少地下水流失的目的。注浆结束后应采取施作检查孔等方法对注浆效果进行检查和评定。     

宁波轨道交通某车站深基坑工程承压水降压抽水试验及数值模拟

为降低深基坑工程由于地下水诱发的风险,有必要通过抽水试验确定各地层(特别是承压含水层)的水文地质参数。针对宁波轨道交通某车站深基坑工程,首先通过现场不同降压工况的抽水试验,获得了不同土层的水文地质参数。在此基础上,运用三维非稳定流有限差分法分析了降压方案的可行性,为今后类似工程的设计和施工提供了借鉴。     

基于围岩力学参数反演的隧道结构受力分析

本文以重庆摩天岭隧道为例,采用正交数值试验,获得了神经网络的训练样本,并结合现场监控数据反演了围岩物理力学参数,最后根据反演结果对隧道结构受力进行了分析。研究结果表明:在规范规定的同种围岩级别力学参数范围内取值得到的数值模拟结果相差甚大;采用正交试验、现场监控量测与BP神经网络结合的手段反演结果较好,得到的力学参数能较好地反映隧道的实际受力状况;隧道衬砌为受压控制,支护结构处于安全状态,原设计合理。     

乌鞘岭隧道F7断层主带物理力学参数的综合测试

乌鞘岭特长隧道是目前我国已建成的最长的铁路隧道，长20050m，为两条单线隧道，线间距40m，地质条件复杂，F7断层是隧道通过的规模最大的一条断层，破碎带宽817m，主带主要由断层泥砾组成，并且是全新世活断层，隧道施工中出现了较大的变形，通过室内试验与现场原位测试相结合的综合测试的方法，确定断层泥砾带的物理力学参数，为隧道变形防治及安全评价提供了地质依据．     

高地应力断层破碎带衬砌力学特性对比与分析

以高地应力区某穿越断层破碎带隧道为工程依托,通过三维数值模拟来分析随着掌子面推进过程中的围岩空间应力场的状态及其变化趋势。首先,根据弹性衬砌模型计算结果判断衬砌结构是否还处于弹性状态;其次,按照弹塑性衬砌模型进行某穿越高地应力断层破碎带隧道三维数值模拟。计算结果表明:高地应力区穿越断层破碎带隧道三维数值模拟应该采用弹塑性衬砌结构;弹性计算模型与摩尔—伦计算模型分别计算所得衬砌结构关键点位移量差别较大,弹性衬砌模型计算得到关键点位移均小于摩尔—库伦衬砌模型所得到的量值,且约为摩尔—库伦模型计算所得量值的50%;拱顶和拱腰主应力波动范围在掌子面通过z=-50 m平面前0.5B(B为隧道宽度)和通过后1.5B范围,墙脚主应力波动范围在掌子面通过前1B和通过后0.5B范围;弹塑性衬砌计算的主应力较弹性衬砌计算的主应力大;揭示了某穿越高地应力断层破碎带隧道衬砌的破坏形式与潜在破坏面。     

铁路隧道大断层突水涌沙处治技术

正在修建的怀化—邵阳—衡阳铁路岩鹰鞍隧道地质条件复杂,特别是需穿越的断层破碎带突水涌沙对围岩稳定及施工安全影响非常大。本文在分析工程水文地质条件和断层破碎带突水涌沙特征的基础上,对断层及其影响带洞内外现场实测结果、后续突水涌沙地质预报结果进行了分析,提出了高位泄水并迂回绕行、长管棚超前加固、全断面超前帷幕注浆、后续支护加强等治理措施,取得了较好的堵水固结效果。     

某高速公路多级边坡稳定性分析

以某高速公路多级边坡为例,分析多级边坡稳定性问题。采用工程物探与数值模拟相结合的方法进行分析,利用地质雷达物探手段得到边坡内部岩体破碎程度,通过物探结果结合数值反演分析得到边坡极限平衡法计算参数,由数值模拟方法计算边坡的稳定性与地质雷达物探结果进行对比。分析结果表明:根据地质雷达探测结果,四、五、六级台阶的破碎岩体范围不小于15 m埋深,根据数值反演分析可知边坡二级及其以上台阶稳定性较差,数值模拟与物探结果相符;采用25 mm的螺纹钢筋锚杆进行边坡支护可以较好地约束坡体的塑性应变和位移。     

铁道车辆缓冲器弹性胶泥粘弹性参数的数值反演

研究弹性胶泥的基本物理参数。提出以弹性胶泥简单的静压试验和动力试验反演复杂的三维粘弹性本构参数的数值方法。依据弹性胶泥松弛模量的物理意义,建立三维粘弹性本构模型。依据静压试验的静压力和观测点位移试验数据,建立以弹性有限元为基础的弹性位移反演模型,优化求解该模型可得到泊松比、杨氏模量。根据弹性力学本构关系的基本原理,通过泊松比、杨氏模量可得到粘弹性模型所需要的剪切平衡模量和体积平衡模量。依据动力试验的激振力和观测点位移的时程曲线,建立以粘弹性大变形动力有限元为基础的粘弹性参数反演模型,利用改进的遗传算法对其余和时间相关的粘弹性参数进行优化求解。以重载货车用新型胶泥缓冲器为实例,对弹性胶泥的基本粘弹性参数进行数值反演。反演结果和试验结果吻合较好。     

完整井稳定流抽水试验渗透系数的确定分析

渗透系数是工程降水设计重要的水文地质参数之一,由于水文地质本身的复杂性和计算的多样性,致使渗透系数计算值往往存在着较大的差异。以郑机线地下车站段完整井稳定流抽水试验为例,对抽水试验结果进行了全过程(抽水段、降深稳定段和水位恢复段)、多方法分析计算,综合确定土层渗透系数。     

高寒特长隧道高应力富水环境下的结构技术研究

由于位于富水断层破碎带的山岭隧道地层岩性复杂、围岩破碎,地下水补给源充分,在施工中严重影响了隧道围岩的稳定性,极易发生高压突水等地质灾害。本文结合大坂山隧道富水断层破碎带的施工,通过使用FLAC3D有限差分数值模拟软件中的流固耦合模块,研究了该类高寒特长大隧道在高应力富水环境下的结构安全技术,分析了在断层破碎带区域施工过程中的渗流规律以及掌子面稳定性的流固耦合机理,并对隧道开挖过程中产生涌水灾害时掌子面前方水压、掌子面变形和掌子面塑性化规律进行了研究。在对比分析不同开挖方法的基础上,提出了合理的开挖方法和支护措施(采用小导管预注浆加固结合H175型钢进行支撑),有效地控制了围岩的变形,很大程度保证掌子面稳定。     

山岭隧道高压富水断层处理方案探讨

长大山岭隧道不可避免地要通过断层破碎带等不良地质,在隧道施工过程中,尤其是在断层带地下水发育、导水性良好、补给充分的情况下,极其容易发生突水突泥等地质灾害,严重影响施工及运营安全。本文对龙南隧道F8高压富水断层破碎带工程情况进行了综合分析,简要论述了穿越该断层所采用的超前支护措施、加强型排水衬砌、地表降水等综合工程措施,可有效控制隧道施工突泥涌水,技术经济效益高,可达到预期效果,可为今后此类隧道的设计与施工提供参考。     

破碎带地层盾构隧道建造关键问题

断层破碎带是引起盾构隧道施工灾害的关键因素之一，其形态各异、岩性复杂以及高渗透性，都极易导致隧道涌水、塌方等施工灾害，给隧道安全高效掘进带来了巨大挑战。总结分析断层破碎带的形成机理，包括破碎带地层的形成原因、破碎带地层的岩体性质及其与盾构施工安全之间的内在联系。重点介绍了近年来盾构隧道穿越破碎带所面临的刀具磨损、开挖面稳定控制、同步注浆质量控制、衬砌外水土压力确定、破碎带地质预报和地层处理等方面问题。结果表明：断层破碎带岩体破碎，黏聚力低，渗透系数从10^-5～10^-3 cm/s不等，且含水率较高；对于高水压断层破碎带管片结构防水应采取防、排结合，以排为主、以防为辅；含断层破碎带盾构隧道工程建设应做好断层破碎带的综合超前地质预报，将传统的地质分析法、超前钻孔法等与新型探测技术、数字技术相结合。研究结果可为盾构隧道穿越断层破碎带提供借鉴与指导，对进一步提高中国隧道及地下工程建设水平有着积极意义。