岩溶隧道溶洞顶板安全厚度预测探讨

文章以某岩溶隧道为背景,采用二维弹塑性有限元方法对隧道开挖进行数值模拟计算,分析了隧道底部溶洞顶板安全厚度的影响因素,研究了各影响因素与安全厚度的相关变化规律,并用多元线性回归的方法得出了一个能综合体现各影响因素的溶洞顶板安全厚度预测模型,以此确定顶板的最小安全厚度,从而为岩溶隧道设计施工提供一定的科学依据和指导.     

基于突变理论的岩溶隧道与隐伏溶洞安全距离分析

在弹性力学基础上,应用突变理论建立了岩溶隧道开挖时掌子面与隐伏溶洞安全距离的非线性-尖点突变模型。将岩梁假设为固支单位宽度的弹性梁和周围固支的弹性圆板力学模型,给出了不同尺寸溶洞与掌子面斜交和正交(溶洞的跨度大于和小于隧道直径)空间状态下的突变理论安全距离计算公式,对隧道掌子面与不同空间状态溶洞安全距离的因素进行了分析研究,结合新建沪昆客专(贵州段)岩溶隧道的工程实例进行分析,分析结果表明:用尖点突变模型描述隧道与不同空间状态下隐伏溶洞安全距离的方法是合理的、有效的,对岩溶隧道的施工建设有指导作用。     

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.     

浅埋软弱围岩隧道变形特征研究

软弱围岩隧道受开挖扰动影响变形明显,施工中若稍有不慎,就会导致隧道塌方。文章以厦门莲岳隧道A匝道隧道为工程背景,结合隧道所处地质条件,采用数值模拟和现场监测相结合的方法,对浅埋软弱围岩隧道变形特征进行了研究。结果表明,对于软弱围岩隧道,不论是全断面开挖还是台阶法开挖,掌子面挤出位移最大,拱顶下沉和地表沉降次之,洞周收敛最小;隧道围岩变形可以分为掌子面前方的先行变形和掌子面后方变形,围岩条件越差,先行变形越大,约占总变形的10%~30%;采用台阶法等分部开挖工法,可减小对掌子面前方围岩的影响范围及变形。在对浅埋软弱围岩隧道的周边环境有严格变形控制要求时,要采取更为严格的预加固措施来控制隧道施工引起的围岩变形,以确保隧道施工及周边环境的安全。     

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。     

基于HSP声波反射法的隧道超前地质预报

文章在对HSP声波反射法的工作原理、仪器设备及测试分析软件介绍的基础上,结合SZ隧道出口段掌子面的实际地质条件,对其出口左右线掌子面进行测试分析,并得到施工开挖验证。应用HSP声波反射法对隧道掌子面前方地质条件进行及时准确的预测,提前采取预防措施,避免灾害的发生,或在—定程度上减少因灾害造成的损失,减少施工过程的干扰,对隧道的安全施工具有积极的指导作用,值得在同类隧道施工地质预报中推广应用。     

隧道易切削锚杆全断面预加固的三维数值模拟

隧道易切削锚杆全断面预加固工法主要是指应用易切削注浆锚杆对掌子面前方的"待挖核心体"进行预加固,以控制掌子面前方核心岩土体的变形,从而实现隧道全断面安全、顺利掘进的一种隧道工法。本文运用有限元技术,对该法施工的隧道进行三维数值模拟。分析表明,通过易切削锚杆对"待挖核心体"的预加固作用,能明显改善掘进过程中的围岩形变和力学特性。计算所得结果能为类似工程施工提供借鉴。     

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。     

基于圆形薄板力学模型的隧道隔水岩墙弯曲破坏涌水机制分析

隧道施工突水灾害严重威胁着隧道施工的安全。隧道施工掌子面前方存在突水致灾构造时,留足一定厚度的隔水岩盘——最小安全隔水岩盘,对确保突水致灾构造中水不至突出以及加固隔水岩盘和处理突水致灾构造至关重要。文章以沪蓉高速公路垫邻段明月山隧道K5+398处突水事件为例,基于隧道断面形式和隔水岩层为近直立泥岩层实际情况,将掌子面隔水岩墙简化为圆形薄板,以弹性力学薄板理论为基础,通过隔水岩墙受力分析,推导出临界隔水岩墙(盘)厚度——最小安全隔水岩盘厚度计算公式,并计算得出明月山隧道K5+398处突水位置最小安全隔水岩盘厚度。通过数值模拟分析验证,明月山隧道K5+398处掌子面隔水岩墙临界厚度为1.4~1.55 m,与实际涌突水情况总体吻合。     

公路隧道岩溶施工技术方法思考

岩溶作为不良地质条件对隧道施工造成较大危害,溶洞的存在影响围岩压力、支护结构受力和施工安全性。以某隧道工程实例作为研究背景,文章深入分析了公路隧道岩溶施工技术的施工方法,分别从溶洞施工方案确定、施工准备、溶洞开挖、支护施工以及锚杆支护多方面对公路隧道岩溶施工技术进行研究,实践可知,通过隧道岩溶施工技术的应用,能够切实提高隧道工程的掘进速度和质量,对促进公路事业有重要作用。     

公路隧道穿越大型溶洞处理方案的确定

文章通过贵州省崇(溪河)遵(义)高速公路凉风垭隧道施工中所遇大型溶洞(季节性暗河的一段)处理方案的比选,介绍在该类溶洞处理过程中的一些方法,可供类似隧道处理溶洞过程中参考。     

跨孔电阻率CT在岩溶专项勘察中的应用

溶洞是可溶岩地区公路、轨道交通建设中遇到的一种典型地质灾害,其发育范围勘探是溶洞治理的首要任务。文章介绍了跨孔电阻率CT的理论基础和工作方法,并结合勘探实例对该方法的适用性进行了验证分析。验证结果表明跨孔电阻率CT对溶洞发育范围探测具有有效性、可行性和准确性。     

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.     

综合地质超前预报在岩溶隧道施工中的应用

文章针对岩溶隧道的地质特征及病害类型,在介绍地质超前预报的内容、技术特点及所用方法优缺点的基础上,提出了综合地质超前预报法,并结合广西靖西至那坡高速公路各固隧道施工实例,探讨了该方法的使用效果。实践证明,该方法能全面、及时、准确地预报隧道掌子面前方地质情况。     

岩溶隧道排水管结晶堵塞试验与数值模拟研究北大核心CSCD

为实现岩溶区隧道排水系统堵塞过程的精准刻画和预警防控,开展了与现场1∶1等比例的排水系统堵管室内试验,探讨了仿真现场水动力、水化学和干湿循环条件下管道结晶沉淀量的变化规律,构建了考虑水动力和碳酸盐岩组分溶解-沉淀化学反应耦合驱动过程的数值模型,结合室内试验数据,对所建立的隧道排水管结晶堵塞模型进行验证。模拟结果表明,随着时间的推移,模拟值与试验观测值之间的误差逐渐减小,至15 d左右,二者拟合决定系数R2为0.67,证明在相对较长时间尺度下,所构建的数值模型在一定程度上能够较好地预测隧道排水管道内的结晶生成过程,模型能为隧道排水系统堵塞问题的防治提供理论指导,进而为岩溶隧道地质灾害的早期识别与安全评价提供保障。     

一种随机数学方法预测隧道涌突水量研究

涌突水灾害是隧道工程中常见的灾害,准确预测涌水量的大小对于保证隧道施工、降低隧道施工风险具有重要意义.通过实例研究,分别利用理论计算法和层次分析一模糊综合评判方法预测隧道涌水量.与实际发生的涌水量对比,理论计算法操作简单,但预测不够准确.随机数学方法考虑影响隧道涌突水多方面因素,并用权重来控制各因素对隧道涌突水的影响程度,预测结果和实际发生的涌突水能较好地吻合.由此证明了层次分析一模糊综合评判方法的适用性.     

铁路隧道下穿既有公路地层变形特性研究

文章结合张唐铁路工程燕山隧道下穿公路出口段,采用三维有限差分程序,研究分析了其施工过程中的地层变形特性、力学响应、能量积聚及塑性区分布特征.研究结果表明:公路最大沉降量小于规范要求,围岩竖向最大变形为20 mm,水平变形为16 mm;掌子面前方挤出变形明显,最大值为38 mm;边墙能量密度集中现象较显著,位于距洞壁5 m深部围岩处；掌子面前方6 m左右围岩处出现能量积聚,为掌子面稳定关键部位:塑性区主要集中在掌子面前方、拱肩、边墙及墙脚.为此,建议对掌子面进行预加固,保证墙脚和拱肩部位配筋,提高结构整体稳定性.     

聚焦电流法隧道超前探测有限元模拟分析

文章结合聚焦电流法隧道超前探测原理,采用有限单元异常电位法对聚焦电流法隧道超前探测的电场分布进行了计算分析,并通过数值模拟,探讨了不同地电条件下聚焦超前探测的异常特征。结果表明,该方法能直观、明显的反映出掌子面前方不良地质体的位置、形态,避免隧道内金属干扰物对探测结果的影响。     

基于Bayes判别分析方法的叙岭关隧道溶洞水源识别

基于Bayes判别方法,选取水化学常量组分作为判别指标,利用叙岭关隧道地区9个动态监测点的53个水样样本建立了该地区的水源判别模型.模型检验结果表明,其回判准确率为96.23％,具有较高的识别精度和工程推广能力.利用建立的判别模型,对叙岭关隧道1号溶洞内两个出水点RQ1和RQ2的水源进行了识别,并结合其流量动态变化特征、同位素分析结果,以及1号溶洞发育位置,推断1号溶洞内两个出水点的水源为P1m+q含水层中的岩溶地下水.根据判别结果,建议1号溶洞采取“以排为主”的原则加以处治,并尽量保留溶洞水的过水通道.     

海底隧道涌水量的预测及其应用研究

文章采用理论分析方法,推导了均质围岩中海底隧道注浆圈外表面、衬砌外水压力及涌水量的理论解析公式,并分析了涌水量与各量值之间的关系。通过对地下水渗流场数学模型研究,采用等效连续介质模型用数值方法分析了隧道渗流场的分布,计算出海底隧道的每延米涌水量,并与理论解析解进行了对比分析。结果表明,海底隧道的涌水量不仅与围岩和注浆圈的渗透系数的比值关系密切,而且还与隧道的半径、远场水压力、注浆圈的半径有关;数值计算所得结果与理论解析公式计算得到的涌水量基本一致;为了确保海底隧道施工及运营的安全,应采取"以堵为主,限量排放"的治水方案。