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。     

InSAR技术在采空区铁路选线中的应用

采空区沉降变形会直接影响铁路工程的建设及运营安全,需要对其变形进行勘察分析并评估影响。通过工程实例,应用InSAR(合成孔径雷达干涉测量)技术结合物探及钻探等手段,对某采空区影响进行综合评价。在收集既有地质资料及矿区资料的基础上,首先采用2007~2011年日本ALOSPALSAR及2016~2018年欧空局Sentinel-1A/1B数据进行InSAR分析,框定了采空区范围并断定其发展趋势;然后,针对影响方案的采空区边界段落采用多道地震映像法及“双管单动”钻探手段,查明了浅层小型空洞及采空回填层的分布。实践证明,该方法通过引入空间信息能够有效的细化工作区域,可减少勘察工作量并降低成本。     

天然源面波法及地震映像法在采空区勘察中的综合应用

采空区勘察是铁路前期工作中的重要内容,其结果直接影响铁路选线工作。通过天然源面波法和地震映像法在浅层煤矿采空区勘察的联合应用,分析综合物探技术对采空区勘察的有效性和准确性。     

重磁法在牡佳线铁矿采空区勘察中的应用

采空区勘察历来是铁路勘察中的一项重点工作,直接影响铁路建设的规划方案。因铁矿具有独特的赋存特点和地球物理特性,铁矿采空区勘察复杂程度更大,一直是铁路勘察的热点和难点问题。物探技术是铁矿采空区勘察的重要方法,可有效弥补其他方法不足。高精度重力法和高精度磁力法都是重要且高效的物探方法。阐述两种方法的原理和技术特点,以牡佳线某铁路采空区勘察为例,介绍重力法和磁法的综合应用技术,可较精确划定出矿区和采空区的分布,为后续的铁路选线提供技术支撑。     

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。     

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。     

测氡技术在铁路采空区勘察中的应用研究

针对地形条件复杂、车辆振动及输电线等干扰因素较多地区对常规的地震、电磁类勘察方法受影响较大,采空区勘察精度不高的难题,将测氡技术引入铁路工程采空区勘察中。通过现场实验发现采空区有明显氡气异常反映,但不同类型采空区的异常反映有所不同,覆盖层中氡气分布对采空区的氡气异常有所影响,建立了覆盖层氡气浓度背景场值确定方法,提出不同类型采空区的氡气异常判释标准。实践表明,测氡法是一种有效的采空区勘察技术,在上述地区可以弥补地震、电磁类勘察方法受干扰严重的不足。     

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。     

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。     

有序波前重建法在铁路勘察中的应用研究

研究目的:采用常规手段勘察困难或效果不佳的、埋深较大(15~100 m)的各类采空区和岩层,构造组合复杂的不良地质的勘察问题。研究方法:结合铁路工程中的煤窑采空区、断层破碎带勘察和隧道围岩完整性评价等方面的工程勘察,采用有序波前重建法进行井中地震CT计算,分析评价有序波前重建法的使用效果。研究结果:应用取得了较好的勘察效果,煤窑采空区、断层和公路隧道等勘察目的体在CT图像上均有明显的反映。研究结论:采用有序波前重建法进行井中地震CT计算,可以解决采用常规手段勘察困难或效果不佳的、埋深较大(15~100 m)的各类采空区和岩层,构造组合复杂的不良地质的勘察问题。     

综合物探在小煤窑采空区勘察中的应用

小煤窑采空区由于年代久远,资料匮乏等自身的特点是铁路勘察的难点之一。物探是小煤窑采空区的重要勘探手段,弥补了其他勘探手段的不足。高密度激电法和瞬态瑞雷波法是工程勘察中经常用到的物探方法,也是采空区勘察的有效物探方法。介绍这两种方法的原理,结合其在某小煤窑勘察中的实际应用,阐述综合物探在小煤窑勘察中的重要作用。     

某小煤窑采空区地球物理勘探技术应用

小煤窑采空区对跨越其上工程影响较大,应根据采空区的岩体和地球物理特征,选择最优的物探方法来确定它的位置及规模。归纳了几种常用物探方法的使用条件和优缺点,举例说明瞬变电磁法具有区别于其他物探方法的优点,是采空区勘察技术中的有效方法。     

铁路大型多层复杂采空区稳定性评价

采用多种方法对新建东平铁路下伏多层采空区进行了详细勘察,取得了翔实可靠的采空区稳定性计算参数,通过理论计算与离散元模拟相结合的方法,对采空区地表沉降进行计算分析,综合评价采空区的稳定性,为铁路建设的场地适宜性进行科学评价。     

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。     

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。     

铁路通过小型采空区的综合勘察与线路优化

在地形地质条件复杂地段,地质选线对铁路工程具有重要的意义。以某铁路线路通过一小型采空区为例,在线路无法绕避的情况下,采用综合手段对采空区进行探查。先在现场地质测绘调查的基础上针对性布置物探测线探查,再根据探查结果合理安排钻探对探查结果进一步修正。通过对资料的综合分析,详细绘制采空区范围和规模,对线路方案进行优化调整。现场施工表明综合勘察手段对线路优化具有良好效果。     

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。     

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。     

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。     

某电厂一期铁路专用线磁铁矿采空区分布特征与治理

在分析已收集既有采空区资料基础上，进行采空区地表塌陷测绘，用物探成果对采空区分布特征进行详细划分，再用钻探对物探成果进行验证。通过综合勘察方法，初步查明了线路通过处采空区的分布范围、规模，并提出了整治措施。