蒙华铁路九岭山隧道施工期岩爆预测研究

为保障九岭山隧道施工安全，准确预测掌子面前方未开挖段的岩爆发生状况，采用理论与实测相结合研究手段，对隧道的岩爆发生状况进行了预测。通过岩爆预测并结合已开挖段的岩爆发生情况，得出卢森、王元汉、王兰生判据的结论更适合九岭山隧道的实际情况。基于应力解除法的二次应力测试和基于应力判据法的岩爆预测准确性也得到了验证，得出九岭山隧道未开挖段DK1689+140~+450为中等岩爆区域。     

苍岭特长公路隧道岩爆预测研究

文章从工程区的工程地质状况入手,结合前期的岩爆研究资料,阐述本阶段隧道开挖过程中岩爆预测所采用的方法,据上述方法对苍岭隧道的岩爆状况进行了更加深入的分析和预测,并在施工中加以验证。     

岩爆隧道柔性支护快速施工技术

为探究适合硬岩隧道岩爆段的快速施工技术,通过对硬岩隧道整体自稳性及岩爆特点的分析,提出以柔性支护为基础、以岩爆预测、松动圈测试和柔性网试验为保证措施的一种快速施工技术。依托米仓山隧道岩爆段的施工,利用陶振宇判据和Turchaninov判据对不同埋深下岩爆强度进行预测,合理划分米仓山隧道岩爆强度区段,并结合松动圈测试、柔性网试验,对锚杆和钢丝绳网的参数进行研究与验证。实践表明： 1)采用陶振宇判据和Turchaninov判据可以较准确地进行岩爆预测及强度区域划分; 2)利用松动圈测试结果能大致判断隧道开挖后围岩破裂区域的深度; 3)相比传统支护技术,采用喷射混凝土+涨壳式预应力锚杆+柔性防护网的快速支护技术,每循环施工可节省用时约4 h,整个岩爆区段施工速度可提高30%~40%。     

基于复杂地质的长大隧道快速施工关键技术探讨

针对复杂地质环境下长大隧道施工难度大,施工周期长的问题,以西北高原地区一长大隧道实际施工情况为对象,结合FLAC 3d数值软件进行隧道开挖快速施工分析。根据隧道埋深开挖损伤理论提出了以岩爆段为支护对象的柔性防护网快速施工法。研究结果表明:隧道埋深小于300 m,并不为产生岩爆;隧道埋深300~800 m时,存在轻微岩爆;隧道埋深800~1 000 m时,以中级岩爆为主;当埋深大于1 000 m时,以严重岩爆为主;当隧道开挖时,隧道后墙角区域的岩爆倾向明显大于拱顶和边墙区域。其中拱肩区主要以中级岩爆为主,拱脚区域完全满足强岩爆特性;通过运用柔性防护网快速施工法,利用柔性网的延性降低骨料回弹,提高了混凝土的喷射厚度,将柔性网与围岩密贴,能减缓和控制岩爆发生;利用柔性网系统实现了局部荷载的均匀传递,提高局部减弱区的防护能力,改善隧道结构的耐久性。     

鸿图嶂特长公路隧道岩爆预测与防治对策研究

从鸿图嶂隧道工程地质状况和应力场分布特征入手,采用数值模拟手段,通过对隧道开挖后的围岩应力场特征分析,结合岩爆发生判据,对鸿图嶂特长公路隧道全长范围内可能发生的岩爆状况进行了预测,并给出了相应的防治措施.     

公路隧道岩爆风险分析

探讨了岩爆发生的原因、条件及其预测判据，并结合太原西山隧道工程实例，通过临界深度判据、陶振宇判据以及岩性条件等判断因素，从定量与定性相结合的角度出发，对该隧道左线岩爆发生的可能性及风险等级进行分析，并给出了具体的岩爆段隧道开挖的施工防治措施。     

基于微震监测的深埋隧道岩爆预警研究

北武夷山高铁隧道是一座单洞双向隧道,隧道最大埋深达1 100 m,属于高地应力区。经岩爆倾向性研究,可能出现弱岩爆。为了预防岩爆造成人员伤亡和设备损坏,研究人员采用微震监测技术,在开挖同时配合微震监测,根据监测到的事件数和能量变化情况,对岩爆和片帮发生进行预警。当微震系统监测到的事件率和和能量率同时急剧增加时,说明岩体内部变化剧烈,发生岩爆等地质灾害的可能性大大增加。根据这一准则,研究人员成功预测了隧道开挖过程中的一次小型岩爆。研究成果如下： 1）总结了隧道施工中常见微震波形的特征; 2）佐证了事件率和相对能量释放率可以客观反映岩体内部剧烈变化的事实,对今后隧道等地下工程利用微震监测方法防治岩爆灾害具有重要意义。     

深埋隧道岩爆预测及防治技术现状综述

为对岩爆现有预测及防治技术进行整理和总结,搜集深埋岩爆隧道的大量资料,统计分析已建、在建隧道发生大面积岩爆现象的原因、过程和特征,对岩爆规律、预测方法以及处置措施进行总结和分析。得出结论如下:1)在岩爆预测阶段,基于岩体物理力学性质的岩爆等级判别式具有一定通用性,判别标准的数值可应用于岩性、埋深相近的隧道;采用多个判别式可相互检验隧道的预测岩爆的准确性及特征,现场监控量测为制定判别标准提供了重要参考和有效性验证。2)细化岩爆防治阶段不同岩爆等级的应力解除方法:在轻微岩爆段,采用洒水或者灌水;在严重岩爆段,利用应力孔进行应力释放。3)总结提出不同等级围岩段落的初期支护参数,针对钻爆方法,通过对比总结,提出不同岩爆段落的开挖方法、进尺长度以及相应的等待时间。4)提出利用机器学习、大数据库、无人机、机器视觉、信号采集、多光谱兼热成像技术,实现岩爆预测信息采集及岩爆过程位移场、应变场的全过程监测;提出利用离散元能量迭代算法模拟岩爆过程的新技术。     

马坑山特长隧道岩爆预测及工程对策

通过对马坑山隧道地应力测试结果的分析,推导了隧道轴线水平面上的应力和隧道断面内最大切向应力的估算公式。在此基础上,根据国内外多种岩爆判别准则,对隧道开挖发生岩爆等级进行综合预测,并分析了岩爆发生临界深度,为马坑山隧道防治岩爆危害的工程对策提供依据。     

麻栗场隧道进出口段地表沉降及其处治对策分析

采用现场监测试验及数理统计相结合的方法,对隧道进出口段变形监测开展了系统的研究.对洞口地表进行变形监测分析,评价了地表稳定性状况和施工的合理性,表明麻栗场隧道地表下沉值大部分发生在上台阶开挖后下台阶开挖前,且沉降槽并不沿中线对称分布;测点离拱顶轴线越远,下沉值越小.通过分析沉降速率对隧道塌方进行了较为准确的预测,为麻栗...     

深埋隧道TBM施工岩爆特征规律与防控技术

川藏铁路隧道等深埋隧道工程的岩爆给TBM施工安全和掘进速度带来很大影响,这是亟待解决的技术难题。以埋深超过2000m的引汉济渭工程、新疆ABH工程为案例,与锦屏Ⅱ级水电站工程进行对比。基于现场大量数据分析,给出岩爆对TBM施工安全速度影响和时空特征规律;并结合TBM结构和工法特点,提出了"轻微、中等、强烈"3个等级岩爆的TBM施工防控目标,以及"掘速控制、风险控制、时空控制、分级控制"4个TBM施工岩爆防控准则;分别给出了轻微、中等和强烈3个等级岩爆的防控技术方案,从而构建了"装备—掘进—支护"三者协同控制的"3-4-3-3"分级岩爆防控理论技术体系,并在实际工程中应用。主要研究结果为:1)TBM施工速度轻微岩爆为无岩爆的70%～90%,中等岩爆为无岩爆的50%～70%,强烈岩爆为无岩爆的25%～50%;2)20%～40%的岩爆发生在开挖后10 h以内,10～24 h岩爆发生频率最高,90%以上的岩爆发生在24 h以内,9%的强烈岩爆发生在24～48h;3)超过30%中等以上岩爆发生在护盾至掌子面区域,90%以上的中等和强岩爆发生在掌子面后15 m以内,主动控制TBM进尺速度可使80%～90%的强岩爆控制在TBM护盾至掌子面区域。所提的技术方案已成功用于以下工程:1)新疆ABH工程,其中1台TBM已安全高效穿越了全部中等岩爆洞段,完成14 km掘进; 2)引汉济渭工程,岭南段TBM穿越了10 km岩爆洞段,在第2掘进段中穿越了2 km连续强岩爆洞段,强岩爆洞段平均月进尺达到110 m。     

深埋特长隧道水压致裂法地应力测量与分析

对于深埋特长隧道,岩体的地应力状态直接关系到工程的稳定性。准确地测量地应力,对于预测岩爆等工程地质灾害有着重大意义。基于水压致裂法和室内岩体力学试验,研究了隧道围岩地应力状态,最后基于隧道地应力对岩爆发生的部位和等级进行了预测,为隧道的开挖与支护方案设计提供依据。     

基于BP神经网络隧道施工岩爆预测研究

通过综合分析和对以往岩爆判据的研究,将影响岩爆的因素分为三类:围岩岩性、初始地应力、开挖扰动。选取能反映以上三类岩爆因素的4种指标作为岩爆的预测参数,实现了岩爆的多因素预测:利用BP神经网络方法对信息进行大规模处理的能力及很强的鲁棒性和容错性,解决隧道岩爆及其多种影响因素之间关系复杂难以表达、各因素权重的分配不合理问题,实现了根据先验岩爆案例预测未来岩爆情况的目的。在预测模型计算方法的实现上,利用已相当完善的数学软件——Matlab及其神经网络工具箱。计算结果与施工实践对比表明:用该方法及模型进行岩爆预测是可行有效的。     

巴朗山隧道岩爆预测探讨

深埋(特)长隧道往往是道路工程建设中的瓶颈,其硬质岩的岩爆预测问题则往往是隧道勘察设计阶段的重点之一。岩爆的发生与否与隧道地应力量级及岩性有关,与地下水状况、隧道所处的构造部分、隧道轴线与最大主应力的关系﹑围岩的岩体结构等多种因素有关。因此,岩爆的预测既很有必要同时又相当困难。从多个方面采用多种方法对省道303线的控制性工程巴朗山隧道的岩爆问题进行了分析预测与探讨,为设计及施工提供指导。     

TBM开挖深埋铁路隧道引起的围岩扰动分析

TBM深埋铁路隧道地应力水平高,应力场复杂多变。为研究TBM开挖深埋铁路隧道引起的围岩扰动,明确其应力重分布特征及产生机制,依托实际铁路隧道工程,采用FLAC 3D数值模拟软件,建立TBM隧道施工掘进模型,基于力流理论对TBM隧道开挖过程中的围岩应力分布特征及弹性应变能进行分析,采用弹性应变能大小为指标对隧道岩爆位置进行预测。研究结果表明:1)隧道围岩应力及弹性应变能大致呈上下对称分布,TBM的质量对围岩应力分布影响不大; 2)在水平构造型应力场中,σ_x(横向应力)的重分布对σ_1(最大主应力)的应力集中程度影响显著,拱顶和拱底、拱肩和拱脚、拱腰处最大主应力集中分别主要由横向应力、剪应力、竖向应力集中引起; 3)σ_1的应力集中程度反映了弹性应变能的跃升水平,隧道拱底和拱顶发生岩爆的可能性最大。     

基于洞壁实测信息的FA-PP岩爆预测模型应用研究

为了给岩爆隧道提供更加符合现场实际规律的岩爆预测结果，针对岩爆预测评价中应力判据界限值的多样性以及单一判据预测结果准确性低的特点，提出采用投影寻踪（PP）与萤火虫算法相结合的方法进行岩爆预测评价，解决了岩爆预测中采用多种应力判据时多项指标的模糊性和不兼容性等问题。此方法根据岩爆等级划分标准，构建了以实测数据、现场岩爆信息为基础的能够根据各项指标判定岩爆等级的投影指标函数，选取σ_θ/R_c，σ_t，σ₁三个岩爆评价中常用的指标，并采用萤火虫算法（FA）优化投影指标函数，寻求投影指标函数的最佳投影方向并求得最佳投影值，保证了此方法的精确性。研究结果表明：采用萤火虫投影寻踪算法（FA-PP）进行岩爆等级预测可避免传统预测方法中由于主观原因造成的误差，判定精度高，也免去了利用多项判定指标与现场实际情况进行对比而选择一个相对接近实际情况判据的繁杂过程；此方法可利用目标隧道的已知岩爆发生信息掌握其岩爆发生特点及对3个评价指标的敏感度，构建出符合目标隧道岩爆发生规律的FA-PP岩爆预测模型；以拉林铁路桑珠岭隧道为研究对象，将此方法应用到岩爆预测中，得到的预测结果与现场实测结果较为符合，验证了该方法的可靠性。     

叠落式暗挖与盾构隧道施工的变形控制

叠落隧道施工会对地层产生多次扰动,较之单线隧道地层变形机制更加复杂,对变形的准确预测并采取可靠的控制措施是隧道安全施工的重要保证。依托某地铁区间叠落式暗挖与盾构隧道工程,首先采用数值模拟分析了叠落式暗挖与盾构隧道地层变形特性;根据数值分析的结果从地层超前加固、开挖方法、支护结构等方面制订了地层变形的控制措施,使地层变形在控制标准范围内;实际施工中采用给出的控制措施来控制地层变形,保证了工程施工安全,取得了较好的实施效果,并通过现场试验对此进行了验证。研究结果表明:暗挖隧道(上行)施工产生的地表沉降明显大于盾构隧道(下行)开挖,两洞施工结束后的地表沉降最大值位于暗挖隧道拱顶上方;对本工程不同开挖顺序产生的地表变形而言,"先上后下"施工产生的地表最大沉降值及沉降影响范围均大于"先下后上"施工,工程实际中可采用"先下后上"的施工顺序;监测数据表明将暗挖隧道作为地层变形控制重点,通过对暗挖隧道采取超前注浆,可有效控制地表变形,减小两隧道开挖的地表影响范围,说明在暗挖隧道中采用超前注浆可作为叠落式暗挖与盾构隧道修建过程中的重要安全控制措施。研究结果可为类似隧道工程的设计、施工提供一定参考。     

关于高原铁路某隧道敞开式TBM开挖直径的探讨

为探讨高原铁路某隧道不良地质条件下敞开式TBM开挖直径是否适应的问题,结合已建、在建工程存在的问题及施工数据,分析TBM法隧道初期支护变形侵限的原因,且通过对比分析工程地质数据、衬砌参数,认为不良地质条件下TBM护盾收缩及初期支护体系形成支护能力周期长是造成初期支护侵限的主要原因。预测当TBM开挖直径为10.2 m时,该高原铁路隧道TBM段Ⅲ级围岩中等及以上岩爆段、Ⅳ级围岩（节理密集带）、Ⅴ级围岩（蚀变岩）存在初期支护侵限的风险。提出如下建议： 1）设计TBM开挖直径时考虑护盾收缩量; 2）在强烈岩爆段、节理密集带、蚀变岩等情况下,采用钢管片施作初期支护以提供临时支撑,缩短支护能力形成周期,并将TBM开挖直径适当增大为钢管片安装预留空间。     

都汶公路福堂坝隧道岩爆及其防治

福堂坝隧道中段通过完整花岗岩,施工开挖中发生不同程度的岩爆,采用临空面洒水和网喷混凝土封闭措施进行治理,取得了较好效果。在总结隧道岩爆表现特征的基础上,分析了岩爆形成发生的机理。     

微上台阶开挖法在甘姆奇克隧道岩爆段的应用

为了研究一种既能保证隧道岩爆段施工进度,又能降低围岩能量释放剧烈程度的应力释放方法,结合乌兹别克斯坦安琶铁路甘姆奇克隧道岩爆大部分出现在拱顶-拱腰段的特征,制定了微上台阶开挖法的应力释放方案。通过数值模拟计算和现场应用效果分析,该方案能够实现拱顶和拱腰处围岩应力的释放和转移,使围岩应力集中区提前得以消散,有效地降低了围岩发生岩爆的程度。同时,通过该方案的初步现场施工实践,证明： 相对于其他应力释放措施（如应力释放孔、超前导洞等）,微上台阶法在形成首次微台阶后基本不改变原有施工方案和工序,无额外工期,能够实现连续作业,可为类似工程岩爆防治提供理论依据和有益借鉴。