铁路穿越小型采空区稳定性的评价方法研究

研究目的:本文结合沪昆铁路上纸厂煤矿的小型采空区的勘察,通过对小型采空区勘察方法研究,探讨小型采空区稳定性分析的方法,对铁路工程建设提出处理意见,并总结铁路通过采空区的经验,为类似工程提供参考。研究结论:(1)对于小型采空区,勘察范围应由大到小,先是在宏观上认识研究区的采空情况,最后重点研究对工程有影响的区域;(2)在勘察方法上按照先地质调查测绘,然后物探最后钻探,并在这三个过程中用这三个方法进行相互验证,相互补充;(3)应注意区分采空区类型,根据工程特点,确立勘察重点、选用相应的稳定性评价方法;(4)采用洞顶坍塌堵塞法及手册法对上纸厂小型采空区进行稳定性验算,得出了可以不对上纸厂采空区进行处理的结论。     

小煤窑采空区工程地质勘察及稳定性评价

某铁路客运专线DK227+395～DK227+495段邻近小煤窑采空区,为了准确查明采空区工程地质条件,以及小煤窑的采空范围、埋深和边界,分析采空区对铁路工程的影响。克服小煤窑既有资料缺乏、隐伏问题较多等困难,采用资料搜集、地面调查走访、综合物探、钻探验证及室内试验的综合勘察方法,确定了采空范围、塌陷破坏影响边界及安全边界,并对采空区的稳定性进行评价。研究表明:(1)小煤窑采空区走访调查工作是综合勘察手段的基础;(2)采用两种及以上物探方法可以提高物探成果精度及准确度,减少钻探工作量;(3)该小煤窑采空区目前稳定性较差,可采用注浆加固等处理措施。     

铁路采空区工程地质勘察及稳定性评价

研究目的:采空区已经成为影响铁路方案的重要不良地质因素,因其工程地质条件非常复杂而对铁路工程稳定性具有重要影响。当铁路穿越采空区时,通过采用综合工程地质勘察方法及运用铁路保护煤柱方法,评价其对铁路的影响,为铁路安全边界范围确定及采空区加固处理设计提供可靠的依据,进而满足铁路工程的沉降控制要求。研究结论:(1)铁路采空区勘察在充分利用煤矿采掘资料的基础上,通过采用物探及钻探的方法进行详细勘测,相互验证,相互补充,综合确定采空区的边界范围;(2)根据勘察揭露煤层埋藏深度,利用空间几何关系,得到煤层的产状;(3)通过综合勘察成果,采用铁路保护煤柱的设计方法评价铁路的稳定性及其安全边界范围,对采空区安全边界范围内采用注浆加固处理,能够满足铁路沉降控制要求;(4)本文可以为类似采空区工程地质勘察及稳定性评价提供一定的指导及参考。     

铁路煤矿采空区综合物探技术研究

研究目的:结合我院近年来对采空区的勘察经验,对采空区综合物探方法进行系统的讨论和总结,提出铁路采空区综合物探工作模式,以有效指导今后的采空区勘察工作,优选适宜的综合物探技术,发挥其高效、经济等技术优势,提高地质勘查精度,为高风险采空地区铁路设计和施工安全提供重要支撑。研究结论:(1)工程物探现已成为解决采空区铁路工程地质问题的首选技术,在调查基础上,对疑似采空区路段物探工作,可用物探结果指导钻探布置;(2)通过研究总结,提出了综合考虑地形、采空区埋深及物探方法适宜性等条件下的采空区勘察综合物探模式;(3)勘察中优选适宜的综合物探技术,清晰揭示了采空区的不良地质体;(4)本研究成果可为采空区铁路、公路、工民建勘察设计提供借鉴。     

沪昆客专何家地隧道出口煤矿采空区沉降分析

研究目的:沪昆铁路客运专线何家地隧道出口D1K976+780～D1K977+208段在施工过程出现二衬变形开裂病害,地表产生长大贯通裂缝,严重影响隧道正常施工及开通运营。本文通过地质调查、煤矿资料收集、下井实测、物探、钻探、变形监测等综合勘察手段,对引起病害的煤矿采空区进行综合勘察,从而为何家地隧道病害整治提供可靠依据。研究结论:(1)通过综合勘察查明了引起隧道病害的煤矿采空区位于隧道左侧,最近距左中线约32 m,路基面以下183～225 m;(2)综合分析确定了煤矿采空区移动参数、变形参数及垂直分带;(3)基于变形监测成果,分析煤矿采空区从初始期、活跃期到衰退期的沉降特征,评价采空区沉降对铁路隧道的影响;(4)本研究成果可为类似煤矿采空区工程地质勘察及分析采空区沉降规律提供参考。     

煤层采空区铁路工程地质综合勘察技术研究

研究目的:在高速铁路、客运专线和铁路路网配套建设中,线路经过地段往往难以绕避一些时间久远、分布无规律且地面痕迹不明显的小煤窑等古老采空区。此类采空区对铁路建筑物的危害极大,如何准确地查明其空间位置、塌落、回填和充水情况、残留的有害气体成分和分布情况等,一直是困扰铁路工程地质勘察的一大难题。本文以赣龙复线铁路小密隧道出口段为工程实例,采用综合勘察技术查明采空区复杂的工程地质条件,取得合理的岩土参数,为采空区加固处理设计提供可靠依据。研究结论:(1)采用地质调绘、综合物探、结合必要的地质钻探、综合测试,并通过综合分析、研究等综合勘察技术可准确查明采空区复杂的工程地质条件,取得合理的岩土参数;(2)小密隧道施工已近四年,经施工验证,采空区地质勘察成果与实际地质条件相当吻合;(3)提出了铁路工程采空区综合勘察存在的问题和相关建议;(4)本研究结论可为类似采空区工程地质勘察提供一定的指导和参考。     

玉磨铁路采空区段地质选线研究

研究目的:玉溪至磨憨铁路沿线矿产资源丰富,采空区对线路走向影响较大。本文通过对沿线采空区地质概况、开采情况进行详细调查,并参照相关理论对其稳定性进行分析,重点对影响控制线路方案的铜矿和盐矿采空区段进行地质选线研究,探究合理的方案,为玉磨铁路选线提供重要参考依据。研究结论:玉磨铁路牙骨铜矿、磨黑盐矿及磨歇盐矿采空区分布于不同段落,具有不同采空特点。通过地质选线研究得出以下结论:(1)牙骨铜矿采空区开采年代久远,难以查明采空情况,建议采用绕避采空区的他郎河下游方案;(2)磨黑盐矿采空区地表沉陷明显,可研设计方案位于移动盆地内,且矿区地下水侵蚀作用等级高,建议线路避绕;(3)磨歇盐矿采空区避绕方案长度变化小,虽然桥隧比增加,但仍为地质选线推荐方案;(4)采空区往往稳定性较差,治理难度较大,工程风险大,线路方案应尽量绕避;(5)本文分析结果可以为类似环境条件下采空区地质选线提供一定的参考。     

测氡法在小煤窑采空区勘察中的应用研究

研究目的:小煤窑采空区具有年代较早、多为私挖滥采、无采空资料可供参考等特点,且小煤窑采空区的变形和不均匀沉降会对铁路的施工和运营构成巨大威胁和隐患。要查明采空区的影响范围仅仅依靠调查和钻探,具有周期长、费用大、难以查清的缺点,部分物探方法又受人文因素干扰严重。本文研究如何利用测氡技术,并充分发挥其不受电磁、车辆等因素干扰的优势,结合少量钻探资料,以达到查明采空区影响范围、解决小煤窑采空区勘察问题的目的。研究结论:通过对小煤窑采空区勘察中测氡技术的应用范例可知:(1)氡气在小煤窑采空区及其产生裂隙处浓度明显升高;(2)氡气浓度异常与储气时间长短无直接关系;(3)在小煤窑采空中氡气浓度曲线表现为单、多峰值的高比值的异常;(4)测氡技术对类似年代较早、私挖滥采、无采空资料可供参考的小煤窑采空区勘察工作具有良好的应用效果。     

公路工程下伏煤矿采空区物探方法研究

研究目的:煤矿采空区是制约公路工程建设的瓶颈因素之一,采空区的探测是亟待研究和解决的工程科技难题。采空区具有隐伏性强、空间分布特征规律性差等特点,给公路工程带来较大安全隐患。物探方法是探测采空区的有效手段。本文结合工程实践,对煤矿采空区物探方法进行探讨,旨在为类似工程提供借鉴和参考。研究结论:(1)利用瞬变电磁法、地震反射波法、活性炭测氡法探测煤矿采空区是可行和有效的;(2)由于采空区自身的特殊性和地球物理方法的局限性、多解性,单一物探方法往往对地质异常体很难定性,采取多种方法相结合的综合物探技术显得尤为必要;(3)采空区勘察应采用资料搜集、地质调绘、物探、钻探等综合勘察手段,以达到相互补充、相互验证的目的;(4)实际应用效果表明,综合物探技术已成为解决煤矿采空探测的首选技术,能够较准确地圈定煤矿采空区范围,从而为公路采空区勘察及工程选线、采空区处治提供依据。     

高精度重磁技术在铁矿采空区勘察中的应用研究

研究目的:在铁路选线地质勘察中,铁矿采空区勘察是一个较新的的课题。在地震与电磁法等常规方法勘察的基础上,针对铁矿的成矿特点与采空特征,应用高精度重磁测量技术对此进行了卓有成效的尝试,并对各种技术方法的优势和互补性进行了探讨,获取了铁矿采空区的物探异常响应特征,形成了一套有效的工作方法。研究结论:通过邯长铁路涉县铁矿采空区的勘察,以高精度重磁测量为主的综合物探技术取得了较为理想的应用成果。高精度重磁测量、地震映像、瞬变电磁测深及密点距直流电测深等方法,其资料相互对比验证,准确的圈定出采空异常区并划定采空区边界,为采空区评价和铁路选线提供了有力的地质依据。本项目所获得的工作经验,对类似情况的铁路地质勘察具有很强的指导性意义。     

采空区铁路工程地质选线研究

研究目的:为更好指导采空区铁路勘察选线工作,系统总结采空区铁路勘察选线设计的基本流程,提出采空区铁路选线安全距离计算方法、相关参数标准及选线途径。研究结论:研究表明,在不同等级铁路安全距离计算中,应采取相应的岩移角选取标准,高速铁路及无砟轨道客运专线应采用边界角,而普速铁路可采用移动角。结合工程实例,提出采空区铁路工程地质选线的方法和途径,包括线路方案比选——在矿区外围选线、局部方案优化——在矿区内选线,以及基于采空区变形计算和监测的铁路选线。     

桩板结构处理高铁采空区路基变形监测研究

研究目的:桩板结构是一种新型的地基加固处理技术,其用于高速铁路采空区上方无砟轨道路基尚缺乏成熟工程经验。本文以合肥至福州高速铁路上饶五府山车站采空巷道上方桩板结构路基为研究对象,通过现场变形测试试验获取沉降变形数据,研究采空区路基和桩板结构的变形特点与规律。通过本研究,拟探求桩板结构处理采空区路基变形特点与规律,确保工程安全。研究结论:(1)合肥至福州高速铁路上饶五府山车站采空巷道上方桩板结构无砟轨道路基沉降变形控制效果显著,预测工后沉降量仅0. 31 mm,小于5 mm的容许工后沉降量,满足规范要求;(2)采空巷道顶板的变形很小,在1 mm以内;(3)桩板结构加固高速铁路采空巷道上方路基效果很好,可在类似工程中推广。     

遥感技术在蒙华铁路地质勘察中的应用研究

研究目的:蒙西至华中地区铁路通道工程浩勒报吉至三门峡段风沙、煤窑采空、黄土滑坡、崩塌等不良地质发育,同时沿线地貌类型复杂,沟壑纵横,大范围地面调绘工作开展困难。为优化地质调绘方法,提高不良地质勘察效率和质量,研究利用遥感判释技术进行沿线不良地质勘察。研究结论:(1)研究采用高分辨率遥感和三维遥感技术相结合的方法,进行沿线不良地质遥感判释,查明了沿线不良地质分布特征;(2)划分出沿线毛乌苏沙漠区风沙分布特征,识别出煤窑采空分布范围,判释出270余处黄土滑坡和崩塌,判释准确率高于85%;(3)高分辨率遥感和三维遥感技术的综合应用可满足多类型不良地质勘察的需要,为地质选线提供了直接参考;(4)该研究成果可应用于艰险山区长大线路工程不良地质勘察工作。     

CSAMT野外工作方法的研究与应用

研究目的:当前,由于铁路的发展,线位深入到采空区的情况逐渐增多,给选线带来一定难度,一直以来,如何利用物探方法提高采空区勘察精度是一个难题。传统的物探方法工作效率低,勘探精度达不到要求,通过对本次工作的研究,目的是提高物探对铁路地质采空区勘察的探测精度及工作效率。研究结论:通过研究得出:(1)影响CSAMT数据质量因素除不可控的人文噪声外,还有可以控制的电极距的长度误差、电极距的水平方向偏差、磁探头水平方向偏差等非人文因素;(2)通过对上述非人文噪声的研究,可减少外业采集产生的视电阻率误差,获得可靠、准确的地电信息;(3)将本次研究应用在铁路地质采空区勘察中,结合采空区地质问题所具备的物性特征及大地电磁解释原则,可提高物探对采空区勘察的探测精度和分辨率,满足铁路地质采空区勘察的需求;(4)本研究成果可用于指导类似采空区项目的勘察工作。     

包西铁路煤窑（矿）采空区稳定性评价及处理原则

包西铁路大保当至张桥段所经陕北地区地层多为煤系地层,现代煤矿与古煤窑采空区密布,严重影响了线路位置的确定及工程的设置。经过大量的地质综合勘察工作,查明了沿线采空区分布及开挖特点,在借鉴了既有神延铁路所经采空区的稳定性评价原则及采空区处理经验后,结合包西铁路所经采空区的特点,制定了适合包西铁路采空区的稳定性评价原则及分类标准,最终确定了煤窑(矿)采空区不同工程的处理措施。     

墨左线煤矿采空区工程地质勘察及其对工程影响的评价

受地形条件等因素控制,墨左铁路无法绕避煤矿采空区。在分析煤矿采掘资料及初测成果资料的基础上进行了勘察工作,用物探高密度地震成果对采空区边界进行详细划分,用钻探验证物探成果,用钻孔直接揭露采空空洞,判断其空间赋存状态及塌陷现状。最后,评价了采空区对铁路工程的影响。     

郑西客运专线渑池至灵宝段地质综合勘察技术

研究目的:郑西客专线为中国第一批建设的无砟轨道客运专线,其中渑池至灵宝段为越岭段,地形起伏大,沿线分布煤矿采空区、滑坡等不良地质;分布人工弃土、深厚湿陷性黄土层等特殊岩土。对彻底查清沿线地质条件,取得合理岩土参数对客运专线建设具重要作用。研究方法:本段地质勘察过程以系统论和控制论的方法为基础,制定合理的勘察方案;合理选择勘探测试方法,对重要对象采用多种方法对比勘察。本文总结了本段地质勘察采用的方法及综合运用技术。研究结果:本段地质勘察工作已于2005年结束,勘察成果通过了相关审查鉴定。研究结论:郑西客专线开工建设至今已近二年,经施工验证,地质勘察成果与实际地质条件相当吻合。     

高铁复杂岩溶“空天地”一体化综合勘察技术

研究目的:为提高复杂岩溶区高速铁路的勘察效率和精细度,本文通过分析总结岩溶区"空""天""地"类勘察技术的适用条件、常规勘察技术优缺点以及新型勘察技术应用特点,从而提出各类岩溶区以及各勘察阶段岩溶综合勘察技术组合原则,进而构建复杂岩溶区高速铁路工程"空天地"一体化综合勘察成套技术体系。研究结论:(1)"空""天""地"三大类勘察技术各有其技术特征及适用范围;(2)我国岩溶区分为高原岩溶区、过渡带岩溶区和岩溶化平原区三大类型,应根据所在岩溶区的地质特征和主要岩溶问题,针对具体的工程型式选择相应的勘察技术手段加以组合,开展综合勘察;(3)铁路工程地质各勘察阶段应根据不同工程类型分别组合勘察技术,形成综合勘察模式;(4)构建的"空天地"一体化综合勘察成套技术体系可解决艰险山区复杂岩溶勘察难度大、效率低、精细度差等难题,广泛应用于各类复杂岩溶区高速铁路的综合勘察过程中。     

太焦铁路多维时空采空区选线及勘察评价

研究目的:太焦铁路沿线所经长治、高平、晋城、焦作等地区均为资源型城市,煤矿、硫铁矿、山西式铁矿开采历史悠久,采空密布杂乱,具有多样性、长期性、隐伏性、密集性等特点,严重制约线路方案贯通和走向。以往石太客专、京沪高铁、沪昆高铁、沈丹客专、京沈高铁等高等级铁路也存在采空区问题,但多以勘察、绕避为主,治理为辅的方式解决,并未从根本上提出采空区选线的理论。近几年,随着东北、内蒙及中西部铁路市场的发展,高速铁路穿越采空区问题突显,亟待从实践中总结一套采空区选线理念。研究结论:(1)太焦铁路为第一条穿越大面积采空区的高速铁路,较传统的地质选线思维和方法有所创新,在对沁水煤田古地理、聚矿规律、构造演化、地层层序、大断裂、开发利用深入研究后,以铁路方案走向为基础,经勘察评价验证,总结出一套由"面"到"线"集"点"成"体"的多维时空采空区选线理念,经案例分析,该方法能够切实反映采空区分布的时空规律,可为方案选择提供支撑;(2)多维时空采空区选线理念的探索对于华北地块区域内的线性工程规划、建设研究具有借鉴意义。     

铁路客运专线地质勘察问题探讨

研究目的：随着客运专线技术标准的提高，要求更深入地研究地基变形问题，加强地质勘察工作，不断提高地质勘察水平。 研究方法：从客运专线与Ⅰ级铁路的技术标准出发，分析研究客运专线的变形要求和地质勘察的特点，论述提高地质勘察精度的必要性和采空区岩体移动角的取值，并讨论松软土的定名。 研究结果：在Ⅰ级铁路地质勘察要求的基础上，客运专线地质勘察应加深加密勘探孔，做好综合分析和沉降观测，针对采空区岩层移动角的选择提出了新认识，分析了定名松软土的不利因素。 研究结论：客运专线技术标准的提高，需要认真考虑地基土的变形问题，应充分分析区域地质条件，重视现场沉降观测。客运专线的采空区岩层移动角应选用更小的角度或者比较安全的边界角；对于土体分类不应增加松软土的定名。