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。     

永莲隧道大型承压含水体探查及处治方法研究

江西永莲隧道施工穿越断层破碎带时多次发生突水突泥灾害,严重影响隧道施工与运营安全。文章通过采用地球物理探测法与超前钻孔探查法确定承压不良地质含水体的空间位置、展布形态以及富水性等,并根据探测结果采取左洞重点涌水钻孔的小偏角原位扫孔注浆、含水体区域的左洞加密钻孔注浆、重点区段的帷幕加固圈加厚处理以及右洞工作洞室钻孔泄水释能并注浆的方法进行左右洞联合处治。注浆效果评价以及实际开挖效果表明,采用左右洞联合处治方法,承压含水体处治效果良好,含水体区域岩体的强度、稳定性及渗透性均得到了较大的提高,隧道顺利安全地通过了F_2断层破碎带。     

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。     

高压富水隧道断层破碎带突涌水分析与工程对策

长大山岭隧道施工过程中不可避免地要通过断层破碎带等不良地质,在断层带地下水发育、导水性较好、补给充分的情况下,极易发生突泥涌水等地质灾害,会严重影响施工安全.文章对青云山隧道F高压富水断层破碎带突涌水的特征及原因进行了综合分析,详细论述了穿越该断层所采用的超前地质预测预报、全断面超前预注浆、超前大管棚、加强型抗水压衬砌及全包防水等综合工程措施.施工中由于采取了这些工程措施,有效地控制了隧道施工造成的地下水流失,达到了预期效果,保证了施工安全.     

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。     

隧道施工“关门”式灾害及其成因初步分析

文章在对隧道施工"关门"式灾害调查及隧道施工"关门"式灾害与隧道施工地质灾害关系分析的基础上,提出了7种围岩变形失稳塌方致灾构造、6种突泥致灾构造和2种隧道洞内泥石流致灾构造,并对其致灾成因进行了分析。结果表明:围岩变形失稳塌方致灾构造位置的围岩级别未据实修正、初期支护未及时施作或初期支护强度不足,导致围岩变形失稳塌方;自体隔泥土盘或复合隔泥岩土盘的厚度不足、强度过低或突泥致灾构造条件变化等造成隔泥岩土盘被突破,导致突泥和泥石流;隔泥节理裂隙化岩盘沿优势结构面剪裂破坏导致突泥;隧道施工爆破震动导致岩溶中充填的粘土瞬间下坐,隔泥岩盘被突破致使突泥。     

基于非线性渗流模型的管道型岩溶隧道突水机理研究北大核心CSCD

管道型岩溶突水是一个复杂的多场耦合的非线性渗流问题,致灾具有突发性。为揭示管道型岩溶突水灾害的发生机理,文章基于多物理场耦合作用机理,开展了不同溶腔水压、岩溶管道内不同填充介质、不同岩溶管道宽度及岩溶管道长度条件下的多场耦合分析。得到以下结论:(1)管道型岩溶破坏模式下发生的突水灾害,根据填充介质透水性能的异同而表现不同;(2)流体从富水溶腔中流出时流速较小,流经岩溶管道后流速逐渐增加,进入隧道后达到最大值;(3)影响突水过程的因素主要有:富水溶腔水压、岩溶管道或断层裂隙带内填充介质的种类、岩溶管道的宽度、隧道与水源的距离,其中,岩溶管道宽度及岩溶管道内填充介质类型对突水影响大于其他因素。     

推覆构造区变质片岩隧道塌方、涌水特征及地质成因分析

隧道塌方、涌水往往发生在地质条件差的地段,有必要从地质角度研究该类灾害发生机制。文章以十房高速(十堰—房县)通省隧道塌方、涌水为例,分析了灾害发生过程,归纳总结了其典型的围岩大变形—塌方—涌水—突泥四阶段特征。在此基础上,结合隧道地质条件分析、隧洞内及地表地质调查、TRT探测等,从工程地质和水文地质角度探讨了隧道塌方、涌水灾害机理,认为主要有四个方面的原因:(1)隧道穿越压性断层破碎带,断层破碎带由含水破碎岩块及粘土构成,直接导致隧道开挖后塌方、涌水、突泥的发生;(2)推覆构造导致围岩呈层状-碎裂结构;(3)片岩中粘土矿物含量较高,遇水易泥化;(4)断层破碎带中含有承压地下水。最后,提出了加强超前地质预报及地质分析等风险规避建议,研究结果可为同类工程提供借鉴。     

高压富水断层破碎带地层隧道事故处理

在高压富水断层破碎带地层隧道施工中,因为洞段受构造运动的影响,断层内往往出现很多严重病害,影响工程质量和进展,因此必须加强该类型隧道的施工技术,预防事故的发生。结合具体的工程实例,对高压富水断层破碎带地层隧道事故及其处理措施进行了探讨,以保证工程施工的安全和顺利进行。     

明月山隧道塌方突水治理分析

文章以明月山隧道塌方突水治理为例,提出隧道经过破碎断层时塌方,遇高压水,可采取以止浆墙全断面封闭,然后注浆回填处理塌方,超前预注浆加固围岩并堵水的处理措施穿过该断层,为破碎且突水量和水压大的隧道施工提供经验借鉴。     

汶马高速米亚罗3号隧道瓦斯涌（突）出机理研究分析

变质砂板岩及千枚岩等非煤系地层瓦斯涌出具有随机性、分布不均匀等特点。文章以汶马高速公路米亚罗3号隧道为工程背景,通过对该隧道地质背景、瓦斯地质特征和实测瓦斯数据的分析,研究该类地层瓦斯涌突机理及防治措施。研究表明:砂板岩类地层中的碳质成分具有一定的生烃能力;长大贯通裂隙及断层破碎带将深层的瓦斯气体导至浅层;瓦斯储存于节理密集发育带、次级褶曲转折部位及次级断层破碎带内,呈透镜状、串珠状气囊分布。施工揭穿透镜状储气蓄水构造体周围的封闭盖层,构造体内的破碎岩体、水、气就会在水压、气压作用下突然涌出,形成突出灾害。该类瓦斯成因机制复杂、预测困难,应采取超前排放、稀释、监控等综合处治措施。     

宜万铁路齐岳山隧道F_(11)高压富水断层注浆法与冷冻法方案比选与实施

随着铁路跨越式发展需要,大量高等级的铁路即将投入建设,由于受到设计时速和地形的限制,大量的铁路地下工程需要穿越原来被认定为"施工禁区"的地段,建设者将面临更多的施工难题.宜万铁路齐岳山隧道F11断层横穿隧道长度253 m,规模极其宏大,断层带由构造角砾岩、碎裂岩和断层泥组成,胶结松散、岩体破碎,稳定性极差.现场超前深孔钻探实测单孔最大涌水量为1 800 m3/h,最大水压力2.6 MPa,高压富水的存在使断层施工难度更大.针对F11高压富水断层,将注浆法与冷冻法在安全可靠性、工法适应性、计划工期和经济性四个方面进行了比选,最终决定采取注浆法.通过现场试验与实施,顺利地完成了F11高压富水断层的注浆堵水加固,保证了隧道的安全施工.     

垂直冻结技术在大埋深山岭铁路隧道中的应用

程儿山隧道地层主要为弱胶结第三系砂岩,洞身穿越F_2断层核心带,施工中多次发生突泥、涌砂及掌子面向外推移的地质灾害,施工风险极高。基于F_2断层核心带高压、富水的具体情况,文章通过对多种施工方案技术性、可行性和安全性进行对比分析,首次在铁路山岭隧道中应用垂直冻结技术对地层进行加固,并对冻结方案和隧道支护措施进行了研究,可为类似地层隧道施工提供借鉴与指导。     

综合地质预报技术在坛厂隧道施工中的应用

文章介绍了坛厂隧道施工中存在的主要工程地质问题(浅埋破碎、煤层瓦斯、断层破碎带、岩溶及涌水突泥等),以及地质超前预报的重点和难点;针对施工中采用的“以地质法为基础、以HSP声波反射法为主要手段、结合电磁波反射法的综合预报技术”,并结合隧道进口浅埋段和中部岩溶涌水突泥段的预报情况进行了研究分析.隧道施工开挖揭露的情况表明,预报结果与实际开挖揭示吻合率较好,对本隧道工程施工起到了积极的指导作用,为隧道安全施工提供了技术保障.     

隧道穿越断层破碎带施工技术研究综述

在山岭隧道修建过程中,隧道经常会穿过错综复杂的大小断层,给隧道施工增加困难,隧道如何安全、快速通过断层破碎带成为研究重点。文章对国内隧道穿越断层的支护方法以及开挖工法进行了总结,分析探讨隧道穿过破碎带时的施工技术,并提出在断层破碎带区段进行隧道掘进,应根据实际隧道地质情况合理设计超前支护,对于不同类型和大小的断层,所采用的超前支护方法不尽相同,遵循"短进尺、强支护、少扰动、快封闭、早衬砌、勤量测"的原则,施工中应尽量减少对隧洞围岩的影响,在开挖后及时支护。     

明月山特长隧道涌水突泥综合处理措施

明月山隧道为具有多种不良地质的特长公路隧道,施工中发生了特大涌水、突泥灾害,造成严重坍塌事故。通过对隧道涌、突水灾害产生的原因及坍塌形态进行详细的分析研究,采取了一系列行之有效的处理措施,并对地表、洞身及坍塌体进行了固结和加固,快速而有效地完成了突泥及坍方段施工。文章介绍了隧道涌水、突泥灾害的概况和采取的综合处理措施。     

大瑞铁路大柱山隧道高压富水断层处理技术

大理—瑞丽铁路大保段大柱山隧道地质构造复杂,断层密集,岩性繁多,软弱破碎,岩溶发育,高压富水,地下水压力最高达3 MPa。在平导施工穿越燕子窝断层时发生了严重的突泥涌水事件。针对富水高压断层处理问题,文章开展了注浆加固堵水技术研究,在反复试验的基础上探索总结出了高压动水分段引排、超高压聚合注浆施工技术,并详细阐述了注浆加固技术方案、施工设备配置、关键工艺参数以及施工组织管理要点等,对类似工程具有良好的借鉴意义。     

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。     

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。     

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.