岩溶隧道突涌水致灾构造与前兆信息判识技术探讨

隧道突水突泥等地质灾害的发生具有一定的孕灾环境,灾害发生前往往表现出一定的前兆信息。文章基于工程实践、案例调研和理论分析,系统研究了岩溶隧道突涌水灾害源赋存规律,确定了突涌水灾害发生条件(有压含水构造、运移通道和外界干扰)的内在含义,将突涌水灾害划分为:断层破碎带突水、溶腔溶潭突水、富水裂隙突水、可溶岩与非可溶岩接触带突水、地下暗河及岩溶管道突水。通过对突涌水灾害源地质前兆信息和地球物理场前兆信息的研究,建立了突涌水灾害综合前兆信息判识体系,并成功应用于尚家湾隧道,避免了人员伤亡,降低了经济损失。     

马鹿箐隧道高压富水大体量充填性溶腔处治技术

宜万铁路马鹿箐隧道DK255+978处通过一高压富水隐伏溶腔,先后发生多达19次的突涌水(泥)灾害.在对该高压富水隐伏岩溶的处治中,系统地运用了释能降压原理,释放了溶腔所存储的能量,降低了水土压力对隧道的稳定性影响.释能降压技术主要采取了综合地质预报手段探明溶腔边界、内部充填物特性和分布特征等,并根据溶腔的水压、水量测试结果进行排水系统规划、钻孔泄水,采用控爆措施揭开溶腔,并进行实时预警预报监控.结果表明,运用释能降压技术处治马鹿箐+978溶腔,规避了岩溶溃水的风险,取得了良好的效果.     

深长隧道突水致灾构造及其突水模式研究

突水灾害是深长隧道施工最严重的地质灾害之一,而突水灾害的发生与隧道施工开挖工作面接近前方存在的含水体或隧道开挖临空面外存在的含水体密切相关。文章在分析了国内外深长隧道突水灾害产生原因的基础之上,系统地提出了深长隧道五种突水致灾构造及其致灾模型,即未胶结的富水压性断层上盘强烈破碎带、未胶结的富水张性断层带、未胶结的富水顺层错动(节理密集发育)破碎带、充水岩溶、地下向斜储水构造含水体及其突水模式,剖析了五种突水致灾构造突水灾害。     

侧部高压富水溶腔与隧道间岩柱安全厚度的研究

岩溶区隧道周围不可避免地存在一些中小规模的隐伏溶洞,由于隧道的开挖、卸荷改变了隧道与溶洞间岩柱的应力状态,溶洞中的高压岩溶水进一步恶化了其稳定性,造成隧道突水、突泥等岩溶灾害的发生,带来了重大安全危害和经济损失.成为岩溶地区隧道施工中亟待解决的重要问题.除施工扰动、高水压作用外,隧道与溶洞间岩柱厚度不足是引起这一工程问题的主要因素,建立隧道与溶洞间岩柱安全厚度预测模型具有重要的理论意义和重大的工程实用价值.针对常见的中、小尺度的侧部高压富水溶腔,综合考虑安全厚度的影响因素,以隧道周围的塑性区和溶洞周围的高渗透带的贯通与否作为中间岩柱稳定的判断标准,建立了中间岩柱安全厚度力学预测模型,在此基础上分析了各因素对最小安全厚度的影响规律.以忠垫高速公路岩溶隧道为例,利用最小安全厚度预测公式判断中间岩柱的稳定性,其结果同基于现场量测判断的结果一致,从而说明上述方法具有一定的可行性.     

砂浆回填帷幕注浆在高压富水溶腔处治中的应用

宜万铁路云雾山隧道DK245+260高压富水溶腔,纵向长约13.28m,宽约31.2 m,腔体内充填粘沙土,施工中观测到最大水压为0.56 MPa,最大出水量为1 100 m3/h,腔体内存在大型空腔,施工中多次突泥突水.现场先采用M10砂浆回填溶腔空腔,后采用全断面帷幕注浆构筑截水帷幕,成功完成该溶腔的处理,减少了工程损失,保证了隧道的施工安全.     

隧道施工突水致灾构造及其分类

隧道施工期突水具有普遍性、突发性和灾害严重性等特点,为隧道工程界所广泛关注。文章基于以往隧道施工突水灾害与引发突水灾害的不良地质体之间的关系,总结提出了包括充水(泥水混合充填)岩溶、未胶结富水压性断层强烈挤压破碎带、未胶结富水张性断层、地下向斜蓄水构造、富水顺层错动(节理密集发育岩体)破碎带和充水废弃矿巷等6种可能导致隧道施工突水灾害发生的突水致灾构造;根据突水致灾构造构成、可能的隔水岩土盘类型和工程处理措施适宜性,提出了突水致灾构造分类的三项原则,将突水致灾构造划分成完全充水体构造和裂隙空隙/孔隙含水体构造,并提出了相应工程处理措施。     

圆梁山隧道毛坝向斜高压、富水溶洞施工技术

圆梁山隧道全长11068 m,是渝怀线上最长的单线铁路隧道.隧道主要穿越毛坝向斜、冷水河浅埋段及桐麻岭背斜,地层以泥岩、灰岩和白云岩为主.毛坝向斜段隧道设计最大涌水量为8.3×104m3/d,最大水压为4.6 MPa.开挖揭示隧道在毛坝向斜穿越三组高压、富水、充填型溶洞和一组岩溶管道,在施工过程中,突水、涌砂十分严重,造成开挖面多次被淹,施工十分困难.文章主要介绍溶洞突水、涌砂、涌泥情况,探讨了注浆技术和开挖、支护方法.     

多尺度综合探测技术在岩溶隧道突水成因判定中的应用

隧道穿越岩溶富水区时易发生突水事故,给施工安全带来威胁,如何准确、快速地分析突水成因,是治理突水事故的前提和关键。文章结合渝广高速华蓥山隧道突水实例,基于时空多尺度的概念,提出了"多尺度综合探测"岩溶隧道突水成因的判定方法,以时间尺度上突水前后的水文长观数据为依据,进行空间尺度上从点(掌子面)到面(区域)的综合分析。通过该方法,准确查明了突水成因为掌子面前方3.0~7.6 m处层间裂隙导通+180~+420 m标高范围的中深层水平循环岩溶水,且水源补给条件一般,此结论为后期采取开挖后径向注浆的治理措施提供了依据。     

基于双剪强度理论的岩溶隧道掌子面防突厚度分析

为了解决岩溶隧道在富水溶腔压力作用下的掌子面的防突厚度问题,文章采用双剪强度理论与极限分析上限法,考虑中主应力对掌子面防突厚度的影响,建立了掌子面受力屈服破坏的理论分析模型,对隧道掌子面的极限承载力和防突厚度进行了理论计算,并结合工程实例验证了该理论分析方法的合理性与适用性。     

富水岩溶区基坑稳定性影响规律与分析

广州、深圳等城市分布有富水岩溶区，地下水丰富、发育形态复杂，在地铁建设过程中易导致突涌水、坍塌等安全事故。依托广州某地铁车站工程，首先通过现场抽水试验得到场地渗透系数为6.32 m/d，预测了基坑总涌水量，采用数值模拟进行了两次过程试验，得到降水终态误差分别为14.92%和7.08%，结果较为理想。进一步研究了不同形态的富水溶洞对基坑稳定性的影响规律，并基于灰色关联理论对各影响因素进行敏感性分析，其中地下水位和溶腔水压对围护结构水平变形的影响较大，敏感度分别为0.946和0.925；洞距和溶腔水压对地表沉降影响较大，敏感度分别为0.999和0.975；洞距和直径对支护结构最大拉应力和基底孔隙水压影响较大。     

宜万线岩溶隧道的设计

宜万铁路大部分隧道穿越灰岩地带,岩溶极为发育.文章着重介绍宜万线岩溶隧道的设计,包括超前地质预测预报,岩溶突水、突泥的预注浆设计,抗高水压的加强复合式衬砌结构设计,防排水设计以及跨越岩溶洞穴的预设计等.     

基于地表沉降的岩溶发育区分析

受岩溶地质复杂性的影响,岩溶隧道施工中常常发生突水灾害,从而往往诱发地表沉降。基于此,文章提出了一种根据岩溶隧道突水诱发的地表沉降分析岩溶发育区的方法,其主要包括:以地表沉降图为基础分析地表沉降特点,在此基础上分析岩溶发育区的地质构造,并结合沉降区附近的地质资料分析岩溶发育区边界;根据沉降中心与河流的关系,分析隧道突水与河流的补给关系。文章依据龙厦铁路象山隧道YDK24+098岩溶突水诱发的地表沉降资料,通过对该隧道岩溶发育区的地质构造、隧道纵向岩溶边界、隧道突水与河流的补给关系的分析,验证了上述分析方法的可行性。     

宜万铁路野三关隧道602溶腔处治

文章主要介绍宜万铁路野三关隧道DK124+602高压富水溶腔的规模与处治技术.602溶腔影响隧道纵向达20 m,向上与3号暗河连通,最大涌水量48万m3/d,实测水压1.0 MPa.该溶腔段施工采取了高位排水降压、帷幕注浆、管棚预支护等技术措施,实现了降压、加固、堵水、肪渗的目的,防止高压渗水直接传递给隧道结构,为隧道开挖通过溶腔及运营结构安全提供了重要保障.     

山区隧道涌突水灾害预警系统研究与应用

岩溶地质以及地下暗河情况下的山区隧道在施工过程中极易引发涌突水灾害,给施工设备及人员的安全带来一定影响,因此,对这类隧道工程中的涌突水灾害进行及时预警显得尤为必要。文章提出了基于多元分析法的隧道涌突水灾害预警系统,并结合工程实例完成相关的试验论证工作。试验结果表明,该系统具有良好的工程应用价值。     

宜万铁路隧道工程岩溶及岩溶水分析与应对

宜万铁路是目前国内外已建和在建工程中岩溶及岩溶水最发育、最复杂的工程,结合宜万铁路隧道工程对岩溶及岩溶水进行分类,根据不同类型的岩溶特征,制定相应的应对措施,从而实现岩溶治理标准化管理;同时对岩溶隧道安全施工防范突水突泥高风险进行了研究.治理方案有:针对无水洞穴和管道型岩溶宜采取回填方案,对充填型岩溶采取"注浆加固+大管棚"方案,对大型干溶洞根据不同情况采取板跨方案、钢管群桩方案、桩基+承台方案、路基填筑方案和梁跨方案;针对岩溶水,通过分析岩溶工程及水文特征,针对性地采取引排方案、注浆堵水方案、泄水洞方案、堆积体加固堵水方案和绕避方案.岩溶隧道施工防范突水突泥高风险主要措施包括:建立以超前深孔钻探和风钻加深5 m浅孔钻探为主的超前预测预报体系;保证3 m以上完整岩柱厚度,防止开挖面爆裂突水突泥;进行"降雨量-涌水量-水压力"水文专项设计、风险隧道突水突泥防灾报警系统专项设计、风险隧道施工安全逃生线路专项设计;采用专业注浆队伍进行注浆堵水加固;建立安全管理机制,进行安全等级管理、风险征兆辨识、设置专职安全员负责预警和组织逃生.     

宜万铁路马鹿箐隧道+978溶腔预测预报

马鹿箐隧道先后发生了"1.21"、"4.11"等多次突涌水事故,为探用Ⅱ DK255+978 溶腔岩溶水规模,前期采用出口平导探测,后期进行了补勘与强化预测、预报.施工中通过运用 TSP203、红外探测、地质雷达、超前地质钻孔等多种探测技术,准确锁定了溶腔含水体区域和溶腔边界,准确掌握了溶腔充填物性质,成功地保障了其后...     

地质雷达与TRT法在隧道涌水预报中的应用

富水岩溶地区隧道施工过程中,极易发生突水、突泥工程地质灾害,极大地危害了施工安全。因此,采用超前地质预报探测隧道掌子面前方围岩工程地质及水文地质情况显得尤为必要。文章以南充-大竹-梁平(川渝界)高速公路铜锣山隧道工程超前地质预报为例,提出综合利用地质雷达法与TRT法对隧道掌子面前方涌水情况进行预报,经实践验证该组合预报技术能为隧道施工提供有效的参考依据,一定程度上减小突水、突泥地质灾害的发生几率。     

隔挡式背斜构造区隧道涌突水量的BP网络预测

川东隔挡式背斜区具有其特殊的岩溶地质构造,已修建的数十条隧道每每揭露背斜区,均发生较大地下水涌突水灾害,对这种特殊构造下涌突水灾害的研究具有重要现实意义.针对岩溶地下水系统具有强烈的非线性特征,建立合适的BP神经网络,评价某在建公路华蓥山隧道的涌突水灾害危险等级.结果显示,背斜两翼非可溶岩层等级为Ⅰ～Ⅲ级;核部可溶岩地层为Ⅲ～Ⅴ级,且越靠近核部危险性等级越高;西翼涌突水危险性等级高于东翼.评价结果与勘察阶段的研究相互印证.     

兰渝线新龙凤隧道涌水分析

文章结合兰渝线新龙凤隧道发生的岩溶涌水突泥地质灾害问题,在对隧道地质环境及岩溶发育特征分析研究的基础上,从隧道所处地段的岩溶发育强度、岩溶水动力垂直及横向分带,以及大气降雨条件等方面分析了隧道涌水的原因,认为新龙风隧道发生的涌水是揭露中小型岩溶管道所致,涌水的主要控制因素为大气降雨.     

齐岳山隧道进口背斜地段岩溶发育特征分析与治理

齐岳山隧道全长10 528 m,是在建铁路宜万线第三长隧道,隧道进口采取反坡施工。在进口齐岳山背斜地段施工过程中,先后揭示了6个大型岩溶,充填物有水、淤泥、粘土和块石土等多种,水量、水压不等。根据充填介质和工程及水文地质特征,施工中有针对性地采取了释放、排泄、注浆等不同措施,使不同类型的岩溶得到了有效的治理。