某岩溶隧道涌水预报技术探索

研究目的：提高隧道涌水预报的可靠性和预报工作效率，减少盲目性，为现场施工地质超前预报寻找一种较为适宜的地质调查与分析的方法。 研究方法：在勘察设计资料基础上，通过对隧道穿越区域地面及洞内工程地质及水文地质的实地调查，对岩溶发育的规律及隧道涌水进行相关性研究。 研究结果：通过研究，得知深大断裂对深部岩溶洞穴与暗河发育具有控制作用，划分出了隧道穿越区内重点涌水区段；对重点涌水区段，选择与探测目的相适应的中短距离电法物探手段进行详细探测，并预测涌水规模；运用洞内地质编录信息对预报方案及相关技术参数进行修正，实现了预报体系的逐渐优化。 研究结论：深大断裂对岩溶的发育控制作用显著，大型充水溶洞的总体发育方向与断裂走向相同；中短距离的高精度电法物探手段对水的敏感性强于弹性波法物探手段，适宜进行重点涌水区段的详细探测；岩溶区隧道涌水预报工作宜采用多手段协同预报的方法，以提高预报的可靠性及工作效率；预报的过程是一个不断优化的过程。     

基于GIS的岩溶隧道富水程度评价技术研究

研究目的:突涌水是岩溶地区隧道施工过程中最常见的工程地质问题,具有隐蔽性、突发性和破坏性强的特点,已成为当前隧道建设面临的主要难题之一。为有效防范突涌水灾害风险,本文采用GIS空间分析技术和层次分析方法,构建了多尺度、多因素量化融合的岩溶隧道富水评价模型,以系统反映各类因素对隧道富水的控制作用,有效提高岩溶隧道富水程度预测的准确性。研究结论:(1)由于岩溶隧道富水问题的复杂性,本文综合考虑岩性、地形、构造和水源等影响因素,建立了7个主要影响因子的量化分级标准,通过层次分析法构建了岩溶隧道富水评价模型;(2)采用评价模型对吕梁山隧道富水程度进行分析和预测,结果显示极强富水区占隧道长度的43.7%,强富水区占25.3%,中等富水区占12.8%,弱富水区占18.2%,与施工开挖后涌水量对比,预测准确率为84.3%;(3)本研究成果大幅提高了隧道富水评价的准确性,可为岩溶隧道富水程度和涌水风险预测提供实践参考。     

岩溶隧道突水突泥影响因素及对策

研究目的:突水突泥是隧道施工过程中常遇的现象,给工程施工造成的危害性极大.马鹿箐隧道是宜万铁路八座一级风险隧道之一,地下暗河、岩溶、高压、富水、溶腔等不良地质广布,施工中多次遭遇特大型突泥突水.本文通过对该隧道突水突泥现象研究,分析各种岩溶隧道突水突泥影响因素,探讨隧道突涌水整治问题.研究结论:通过分析得出:(1)岩溶隧道突涌水与其穿越地层的岩溶空腔(溶腔、溶隙等)的静水储量大小密切相关,与溶腔内的水压高低有关,与地表及地下水系的连通性有关;(2)隧道穿越高压、富水、岩溶地层时,应重视超前地质预测预报工作,特别推荐超前水平钻孔和周边钻孔相结合的方法,探明开挖前方的工程地质、水文地质特征、溶腔的边界情况,提前采取可靠的工程措施,以达到“保证施工安全、确保结构稳定、保障安全运营”的目的.     

关角隧道突涌水机理分析及处治技术

为保证关角隧道顺利穿越岩溶富水区,通过现场调查、连通试验及对隧道突涌水水文地质概念模型的分析,研究关角隧道突涌水发生的机理。研究结果表明,关角隧道突涌水属揭穿型,受蓄水构造和降雨的影响明显。对隧道掌子面、洞身突涌水模式进行了理论分析,对不同的突涌水模式制订了针对性的超前地质预报、注浆或地表导流方案。论述了突涌水预防和治理方案的应用条件、施工工艺和技术要点。     

黔张常铁路驼马店隧道突涌水系统辨识

为查明驼马店隧道DK48+918突涌水岩溶发育情况及岩溶水系统结构特征,首先对隧道涌水形式、涌水量、压力大小等涌水特征进行综合分析,得出岩溶隧道突涌水与隧址区岩溶发育情况、岩溶水系统结构特征密切相关。其次系统总结岩溶突涌水系统辨识的方法和技术,最后采用水文地质调查、物探、钻探、地下水示踪试验及高分辨率水文监测技术等对DK48+918突涌水进行系统辨识。研究表明:隧道施工揭露了管道流顶盖,因强降雨、原管路淤塞引发突涌水,涌水主要来源于隧道东北侧溶丘洼地及漏斗地表汇水,涌水随降雨量动态变化大,计算最大涌水量为5万m~3/d,瞬时最大涌水量可达1万m~3/h。     

TSP超前预报在隧道工程中的应用研究

研究目的:隧道开挖过程中常遇到岩溶、塌方、涌水等不良地质现象,为确保施工安全,超前地质预报应运而生.其中TSP地质超前预报由于具有适用范围广,预测距离远,精度高,操作简单,成果丰富,对施工干扰小,预报工期短等特点,已成为国内外隧道地质预报的常用方法之一.研究结论:李家营隧道采用TSP技术成功地进行了预报,并验证了预报成果,证明TSP方法能够及时地了解掌子面前方100～ 150 m内的地质情况,并且能够及时提交掌子面前方预报结果,同时TSP预报实施步骤比较简单,可在不影响施工的前提下在隧道中进行作业.为隧道的正常施工和及时地调整支护参数提供依据,能够有效地控制施工安全事故的发生.     

岩溶隧道涌水风险评价体系及应用

在岩溶地区修建隧道,遭遇涌水、突泥和诱发性环境地质灾害的风险巨大.本文从黔张常铁路沿线岩溶发育规律及岩溶水的运动特征出发,建立了包括22项评价指标的岩溶隧道涌水风险评价的综合指标体系,并基于层次分析法,采用二级模糊综合评价的方法对武陵山2号岩溶隧道进行了综合评价,为岩溶隧道开展涌水风险评价、涌水量预测、地质选线及涌水灾害措施的制定提供参考.     

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。     

岩溶发育区深埋隧道水岩相互作用机理

结合渝怀铁路圆梁山隧道涌水实例,运用地球化学和断裂力学有关理论分析岩溶区深埋隧道的水岩相互作用机理,探讨水岩相互作用对岩溶地区隧道施工发生涌水、突泥的影响。研究表明:岩体的水力劈裂作用导致的裂纹扩展属于Ⅰ Ⅱ复合型裂纹问题;隧道开挖改变岩溶地下水循环系统的平衡,特别是深埋隧道在高水压作用下,施工爆破等作业使围岩裂隙的连通性增大,张开度增加,围岩体内裂隙发生扩展是最终形成大岩溶管道的关键;在高水头压力作用地段,水力劈裂作用造成导水裂隙进一步扩展,导致本来并不连通的岩溶管道产生水力联系,形成大型岩溶漏斗系统;如果隔水层在爆破过程中被破坏,大量岩溶水和填充物进入隧道可能会造成突发性大规模涌水突泥事故。超前地质预报或加强灌浆是确保隧道施工顺利通过隐伏大型岩溶区的有力工程措施。     

高速铁路隧道岩溶灾害及防治关键技术研究

为总结高速铁路隧道岩溶灾害及其防治关键技术,结合沪昆高铁、重庆枢纽及成贵高铁的典型实例,分别从综合超前地质预报、深埋隧道高水压富水区综合防控、强岩溶化洞段围岩成套加固和隧底大(巨)型溶洞跨越4个方面对目前高速铁路隧道岩溶中涌水突泥、强岩溶化洞段围岩失稳及隧底大(巨)型溶洞三类灾害的致灾机理及防治技术进行总结和分析。结果表明:(1)综合超前地质预报是预防岩溶隧道涌水突泥灾害发生的有效手段;(2)对高速铁路岩溶隧道高压富水区,可采用超前帷幕注浆、径向注浆堵水的综合防控技术;(3)强岩溶化洞段可采用圬工回填、钢管群桩、微型桩、旋喷桩等围岩加固技术;(4)对岩溶隧道底大(巨)型溶洞,可采用空心柱混凝土回填、桥梁跨越、桩基框架结构、桩筏结构等综合处理技术。