基于岩爆烈度预测的川藏铁路线路比选研究

拟建川藏铁路线路穿越区域地质条件复杂,隧道工程占比高、埋深大和岩体初始应力高,具备岩爆灾害发育的必要条件,岩爆地质灾害的分析预测对川藏铁路线路比选尤为重要。通过分析国内地下工程岩爆案例,再结合新建川藏铁路某段的实际情况分析岩爆影响因素,考虑指标的重要性、相关性和易获取性,选取岩石强度、地应力、地质构造和围岩级别4个指标,采用层次分析法(AHP)-专家打分法,建立隧道岩爆灾害烈度预测模型。通过对拟建川藏铁路某段的K、A和C三个比选方案的隧道岩爆灾害烈度进行预测,并通过统计分析获得C方案的岩爆灾害影响最小,为推荐选线方案。在新建川藏铁路某段的岩爆烈度预测实际应用表明,该模型能较为快速地进行岩爆烈度预测,在铁路前期选线阶段具有较好的适应性。     

某隧道断面优化分析

通过对某隧道最大埋深地段不同断面形式引发的岩爆活动进行数值分析后认为,在相同的应力条件下,采用的断面形式不同,将会导致不同的岩爆结果.采用带仰拱的断面形式,由于避免了断面几何形状的突变,隧道开挖后岩爆活动要明显减小,上述结论对后续的施工、设计起到了指导性作用.     

西康二线秦岭翠华山特长隧道岩爆预测

岩爆是深埋长大隧道开挖过程中一种常见的地质灾害,主要发生在高地应力硬质岩地区.根据翠华山隧道深钻孔的实测地应力数据成果,分析了隧道不同埋深处的地应力分布情况,并确定了隧道区最大主应力方向.最后结合隧道各围岩的工程力学性质,通过两种工程常用的方法对隧道可能发生岩爆的段落进行了综合分析预测.     

隧道岩爆预测及防治施工技术研究

岩爆一直是隧道施工中一个难题,处理不当将会给人的生命和财产安全带来严重威胁。本文以拉林铁路岗木拉山隧道为依托,对现场岩爆规律进行了分析,包括岩爆发生时间效应、岩爆表现形式等,在此基础上对岩爆主要影响因素进行了分析,现场岩爆主要和埋深、岩性、最大主应力方向、开挖方式等有关。采用应力解除法对地应力进行了测试,用卢森岩爆判别法对岩爆进行了预测,并对不同岩爆强度分别提出了对应的防治措施,包括控制开挖进尺、控制爆破效果、软化围岩、释放应力、加强支护等,解决了现场岩爆问题,可为今后同类工程提供参考。     

基于应力判据法的施工期岩爆预测研究

九岭山隧道为单洞双线铁路隧道,全长15 371 m,最大埋深约862 m。隧道所处地形起伏大,隧道穿越地层较复杂,九岭山隧道开挖后,深埋段岩体因受高围压作用,产生岩爆现象。通过工程实测地应力成果,基于应力解除法的二次应力测试,并采用应力判据法,对掌子面前方进行岩爆预测,结果分析表明:DK1690+130～DK1690+500为中等岩爆区域;卢森、王元汉、王兰生等应力判据的结论更适合九岭隧道岩爆情况,建议在岩爆预测中为主要岩爆发生判别依据。     

基于混合PSO-RBF神经网络的铁路隧道岩爆分级预测

岩爆是铁路隧道建设中主要灾害之一。为了准确预测铁路隧道岩爆烈度等级,以岩石应力系数σ_θ/σ_c、岩石脆性系数σ_c/σ_t以及弹性能量指数W_et作为岩爆烈度评价指标,提出一种基于混合粒子群优化算法优化的径向基(RBF)神经网络岩爆预测模型。首先在国内外研究成果基础上,选取80组已有岩爆实例作为模型基础数据;然后运用结合了模拟退火算法的粒子群算法(混合PSO)改进径向基神经网络,通过训练数据选取最优的权值W和基函数标准差σ,得到混合PSO-RBF神经网络岩爆烈度预测模型;最后将模型应用于实际铁路隧道工程进行验证。研究结果表明:该模型兼顾个体最优和全局最优,能够正确、有效的对铁路隧道岩爆等级做出预测,为铁路隧道岩爆预测提供了一种新方法。     

超埋深特长隧道地质灾害分析与防治措施研究

在建谷竹高速公路大坪山隧道为一座分离式高速公路特长隧道,最大埋深892 m.根据实测隧道地应力、数值模拟、室内试验结果和岩爆发生判据,预测在隧道施工中由于高地应力可能发生岩爆灾害;根据岩溶地质调查,分析了隧道开挖时可能存在的涌水、涌泥、各种溶洞等地质灾害,并对部分地段最大涌水量进行预测.提出利用超前地质预报与信息化施工预测与防治地质灾害,并对可能发生的岩爆、岩溶等灾害提出具体防治措施.     

锦屏山隧道岩爆综合防治施工技术

锦屏山隧道工程是锦屏水电枢纽工程的关键性控制施工项目,隧道地处我国西南高地应力区,全长约17.5 km,隧道最大埋深约为2375 m,埋深大于1500 m的地段长度约12875 m。通过工程实例,介绍了锦屏山隧道岩爆独特的工程特点和综合防治施工技术。     

深埋特长隧道岩爆预测研究

研究目的:苍岭隧道最大埋深近800 m,隧道内围岩完整性好,强度高,在高围压条件下,隧道开挖后将产生岩爆现象,为保障隧道施工安全,准确预测掌子面前方未开挖段的岩爆发生状况,采用理论与实测相结合研究手段,两阶段预报方案对苍岭隧道的岩爆发生状况进行了预测.研究结论:通过两阶段岩爆预测可知,较之施工前岩爆预测情况,在实际条件下,轻微岩爆区长度将减少,中等岩爆区则基本相当,岩爆基本发生在边墙部位;卢森判据的结论更加适合本隧道岩爆的预测,前期研究中获取的隧道区内构造应力场较为准确,采用理论与现场实测的研究手段,结合两阶段岩爆预测模式,准确预测了掌子面前方一定范围内岩爆发生状况,为岩爆预测提供了切实可行的方法.     

岗木拉山隧道岩爆影响因素相关性研究

隧道岩爆发生的影响因素很多,本文以拉林铁路岗木拉山隧道为依托,通过现场岩爆观测和数值模拟,对岩爆影响因素的相关性进行分析。结果表明,不管是否存在构造应力场,岩爆与埋深都有关联;岩爆发生的概率和位置受结构面控制;开挖方式对岩爆影响视岩爆的表现形式而有所不同;岩爆还表现出明显的时间效应;岩块抗压强度、平导应力释放对岩爆影响较小。岩爆发生机制主要表现为结构面张裂、岩块剪切、失稳破坏等。针对岩爆发生的特征及影响因素提出了防治措施,用以防止大型不稳定块体的坍塌,而传统高压注水、洒水等措施不再适用。本文对岩爆的发生机理和防治措施提出了新的见解和思路,可为类似工程提供参考。     

隧道岩爆预测和施工方法探析

根据岩石特性、工程地质状况及岩石应力等分析岩爆发生的多种条件,对岩爆进行预测,表明岩爆并非单一因素导致的事件,而是多种因素共同作用的结果。在岩爆预测时应根据其发生的多种条件采用综合判别的手段。     

盆因拉隧道高地应力成因及岩爆防治措施研究

盆因拉隧道位于雅鲁藏布江峡谷区,受构造板块影响,地应力分布特殊,隧道的施工遇到较强烈的岩爆影响。本项目通过对隧道通过区的构造应力场进行分析,采集实测地应力数据,通过仿真技术分析预测隧址区的地应力分布特征;采用室内试验对隧道洞身处闪长岩进行矿物组分、结构特征分析;采用单轴压缩、三轴试验测试岩体力学指标,结合地应力数据及岩体力学参数、隧道开挖断面形状分析岩爆灾害发生机理,对隧道岩爆进行预测、评价,并提出采取"水压爆破、应力释放、加强支护"的措施,有效控制了岩爆造成的危害,为类似隧道的施工积累了经验。     

宜万铁路别岩槽隧道F3断层突发性涌水治理

研究目的：宜万铁路别岩槽隧道F3断层围岩破碎，为碎石土，局部溶隙、溶槽发育，有少量地下水，施工中按V级围岩采用超前小导管支护、格栅钢架支撑、网喷混凝土，采取台阶法丌挖。在初期支护完成3个月后，由于受地表强降雨影响，致使隧道线路右侧暗河（距隧道约10-20m）水量增大、水压升高，继而导致隧道初期支护严重开裂-变形，突发大规模涌水。本文主要分析了F3断层突发性涌水机理，介绍了F3断层突涌水的治理措施。 研究方法：突发性涌水后，现场立即启动应急预案，在安全监视下，采取工字钢环向加固和横向支撑，并对线路右侧边墙进行钻孔放水泄压。水量稳定后，对F3断层段采取径向加固堵水注浆；拆除变形格栅钢架，采用120钢架替换；并及时施作二次衬砌。 研究结果：通过采取“径向注浆加固-初期支护加强-及时施作二次衬砌”等综合技术措施，F3断层治理后，仅在局部位置出现渗流水，水量1m^3／h，治理效果良好。 研究结论：（1）通过别岩槽隧道F3断层涌水事故，当隧道周围（不超过100m）存在暗河通道等赋水条件，隧道开挖揭示囤岩破碎，那么，既使隧道开挖中未发生涌水，也难以保证初期支护完成后不发生涌水事故，甚至很难保让隧道完成后运营过程中不出现问题，随着“强本简末，为运营服务”隧道修建理念的提高，针对类似地质构造，做到提前防范，加强处理。（2）针对类似别岩槽隧道F3断层地质特点，采取径向注浆是一种有效的治理及防范措施。     

中尼铁路夏木德至加德满都段主要工程地质问题及地质比选

拟建中尼铁路夏木德至加德满都段穿越喜马拉雅山脉,具有新构造运动及地震强烈、构造应力场强烈、岩浆活动强烈、水热活动强烈、重力夷平面下切强烈、物理风化强烈的特点。活跃的内外力地质作用导致该区工程地质条件极其复杂,边坡稳定性、泥石流水毁、高地温热害、高地应力下硬质岩岩爆、软岩大变形及深大活动断裂错断效应构成了控制线路方案的主要工程地质问题。研究认为:夏木德经吉隆至加德满都(AK)方案走行于吉隆藏布峡谷区,自然坡降相对较缓,有设口岸站条件,受地震影响较小,线路走向与主应力方向近乎平行。夏木德经聂拉木至加德满都(A1K)方案走行于波曲高山峡谷区,自然坡降相对较陡,设站条件困难,地层虽以硬质岩为主,但活跃的内外力作用,导致主要地质问题更为发育。从边坡稳定性、泥石流水毁、高地温热害、高地应力下硬岩岩爆及软岩大变形主要地质问题综合考虑,AK方案优于A1K方案。     

Discussion on the assessment of initial stress field of railway rock massEI北大核心

Research purposes: In actual work, according to the ground stress data for assessment, most railway tunnels are under very high ground stress and high ground stress state, which causes adjustment of surrounding rock and engineering measures to strengthen, thus these will cause large increased investment, even cause large dispute and chaos in analysis causes of tunnel lining cracking and deformation, but the engineering case that rock burst and large deformation occurred in actual excavation of tunnel is very rare. In this paper, according to rock mass mechanical theory, the ground stress information and engineering case, combined the relevant provisions of similar industry, the assessment of initial stress fields of rock mass in railway specification is discussed. Research conclusions: (1) The assessment of railway specification to initial ground stress field is not realistic and should be revised, preliminary judgment when the measured in-situ stress >30 MPa, the possibility of rockburst is increased. (2) Assessment conclusion of initial ground stress field should be discreet, the increased investment should be incorporated into the dynamic design. (3) The stress tests of survey design stage should be reasonable and appropriate. (4) The research results can be applied to the modification of railway norms and tunnel exploration.     

深埋高地应力引水隧洞应力解除爆破施工技术应用

锦屏二级水电站为超埋深大洞径长隧洞特大型地下水电工程,引水隧洞开挖施工过程中高地应力造成岩爆是施工的重难点之一。在实际施工过程中,采取多种措施相结合的方式进行岩爆的预测、预报及防治。介绍了深孔应力解除爆破施工技术在本工程3号、4号引水隧洞强岩爆段应用情况。     

黄土隧道围岩含水率变化及拱架受力特征研究

为了研究黄土隧道围岩含水率和钢拱架应力在施工期间的变化规律,以在建银西高铁董志塬区上阁村隧道为例,采用现场监测方法,对黄土隧道围岩体积含水率变化规律和钢拱架受力特征进行分析研究。结果表明:黄土隧道围岩含水率在时间上呈先增长后平稳的两阶段变化,在空间上表现为拱顶和拱腰位置的含水率总体小于拱脚和仰拱底部的含水率;钢拱架应力在施工期内呈先非线性增大后出现波动最后趋于平稳的三阶段变化规律,在施工期内钢拱架对承受围岩压力、确保大断面黄土隧道围岩稳定性方面发挥着重要作用。建议对大断面黄土隧道在施工期内形成"勤测含水率、重视防排水、加强初支"的管理理念。     

隧洞岩爆应变能释放机理研究

为进一步认识隧洞岩爆应变能释放机理,获得岩爆过程完整演化图像,定义弹脆性细观损伤模型和刚度退化迭代算法,并将其嵌入有限元程序模拟一个深埋隧洞岩爆发生过程。结果表明:岩爆发生过程为首先在洞壁母岩中形成"V"形剪切滑移带,并从中分划出楔形岩爆体;随后岩爆孕育进入临界状态;最终楔形体挤压破坏,导致卸荷释放应变能。岩爆孕育、演化发生包含丰富细观力学机制:岩爆区的分划机制——剪切滑移;滑移带中的细观力学机制——张拉破坏;岩爆的临界状态——楔形体的极限平衡;岩爆能量释放——楔形体裂隙带卸荷。楔形体位移监测表明:岩爆发生时,楔形体经历弹性外鼓、卸荷回弹及片状抛出3个阶段,片状爆裂发生在卸荷回弹阶段。     

高地应力板状软岩隧道大变形控制试验研究

研究目的:针对板状高地应力软岩隧道开挖的大变形问题,采用单层初期支护+双层二衬的结构形式进行支护,并进行现场试验,对初期支护、钢拱架以及两层二衬的变形与受力进行了测量,分析该支护结构在控制高地应力软岩隧道大变形方面的效果及该方案的可行性是本文的主要研究目的。研究结论:(1)传统的初期支护方式在控制高地应力软岩隧道的大变形方面效果不佳;(2)板状岩层的走向和岩层的倾角对高地应力软岩隧道开挖后的变形及受力会产生影响,一般来说,在垂直于板状软岩岩层(倾斜线)方向上的挤压力最大;(3)采用双层二衬结构,使初支与围岩一起产生变形而消除围岩的部分压力,第一层二衬起到强而稳定的支护作用并承担绝大部分的围岩压力,使第二层二衬受力很小而起到装饰作用,因此从高地应力软岩长期流变性的角度考虑,双层二衬结构对高地应力软岩隧道建成后的长期稳定性和安全运营具有很好的保障作用;(4)本研究成果可为类似工程的施工提供参考依据。