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。     

宝塔山隧道勘察设计阶段岩爆风险分析与控制措施

以宝塔山隧道为工程背景,利用侯发亮埋深判据进行岩爆风险初步分析,得到岩爆可能发生的区段,利用陶振宇判据对岩爆可能发生区段进行深入风险分析,得到相应的岩爆等级。针对不同岩爆等级采取不同控制措施,建立一种公路隧道勘察设计阶段岩爆风险分析与控制体系,供同类工程参考。     

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。     

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。     

深埋长大高速铁路隧道地应力测试及岩爆预测分析

岩爆是深埋长大隧道的主要地质灾害之一,对岩爆进行预测是保证隧道安全施工的必要前提.该文介绍了水压致裂法测试地应力的原理,对沪昆客专长昆段控制性工程之一的姚家隧道进行了地应力测试,并采用强度理论中的Turchaninov判别法和Russenes判别法进行了综合评价.分析结果表明:在测试深度范围内,最大水平主应力为3.6～12.5 MPa,最小水平主应力为2.1～7.8 MPa,最大水平主应力方向约为N34°W,与隧道轴线走向的夹角约为83°,对隧道围岩稳定性不利,姚家隧道有2段共400 m的长度内可能发生轻微岩爆.     

安琶铁路隧道强烈岩爆段施工处理技术

结合乌兹别克斯坦安琶铁路隧道强烈岩爆段岩爆治理工程实例,分析岩爆段工程地质情况及岩爆发生的过程、详细情况;从岩爆发生的条件及地质方面分析岩爆发生的原因;叙述岩爆发生初期采用洞身增设拱架支护的措施以增强支护结构强度保证洞身稳定以及后续的支护、注浆加固等施工处理技术方案。最终成功处理了工程险情,安全顺利通过了隧道强烈岩爆段。     

深孔松动爆破技术在盾构穿越长距离硬岩段工程中的应用

以深圳地铁11号线车公庙站—红树湾站区间工程为例,介绍盾构隧道掘进遇到较长突起硬岩时采用深孔爆破对盾构隧道掘进范围内的硬岩进行松动处理的技术。结合突起硬岩的高度和强度,采用了不同间距的爆破布孔方式和先弱后强的起爆顺序,将隧道掘进范围内555 m的硬岩段处理成小于20 cm的碎块,确保盾构掘进时能快速、顺利通过,证明了深孔松动爆破技术是确保盾构在长距离硬岩段中顺利掘进的重要辅助措施。     

黑石岭岩石公路隧道围岩松动圈的测定

按"新奥法"施工的河北张石高速黑石岭隧道全长7 560 m,为上、下行分离的双洞单行车双车道,属于长大岩石高速公路隧道.隧道施工期围岩松动圈的测试与判定,对于施工支护设计具有重要作用,文中对利用超声波探测技术对隧道进行了松动圈测试与分析,明确了爆破开挖对围岩的影响范围,优化了隧道的开挖支护施工.     

层状岩体大跨度隧道围岩松动圈实测分析及应用

基于超声波在层状岩体中传播速度的差异性,改变传统的钻孔布置,测试了某层状岩体大跨度隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩松动圈,并分析波速-孔深曲线的变化规律。结果表明:不同测点松动圈厚度存在明显差异;不同围岩级别,松动圈范围也存在一定差异。钻孔波速测定对隧道设计支护参数的合理性进行了验证,进而结合该大跨度隧道结构力学特性和实测围岩松动圈,对锚杆支护参数进行优化设计,为隧道施工建设提供技术指导。     

地下洞室中的地应力测量

地应力是隧道等岩石工程稳定性设计与评价的重要基础资料,在重大工程设计与施工前,需进行地应力测量,为工程设计提供依据。岩爆常发生在强度高、质地坚硬、干燥且较完整的弹脆性岩体中。采用水压致裂法测定地应力,在此基础上用Russense法、陶振宇法和Wet能量指数法综合预测隧道发生岩爆的几率,为工程开挖提供参考。     

敞开式TBM安全快速通过隧洞强岩爆地层施工技术——以引汉济渭工程秦岭隧洞岭南TBM施工段为例

岩爆为深埋隧洞施工的主要灾害之一，为有效解决敞开式TBM在强岩爆地层施工中安全风险高、效率低这一核心问题，依托引汉济渭工程秦岭隧洞岭南TBM段在岩爆防治措施上的多年实践与研究，形成具有针对性的强岩爆防治技术体系。研究结果表明： 1）引进微震监测岩爆超前预测系统后，通过监测实施过程中数据的不断分析与修正，能大致推断出掌子面前方约15 m范围内围岩可能出现的岩爆等级； 2）采取合理的超前钻孔应力释放预处理措施，可以降低围岩出露TBM护盾后岩爆发生的规模与频率； 3）通过对治理工艺进行优化，可实现高岩爆风险区围岩的快速封闭； 4）采用合理的支护材料，能有效防止滞后性强岩爆对初期支护体系的破坏。系统的防治体系有助于强岩爆地层的施工安全管控，也可达到加快施工进度的目的，对类似工程具有一定借鉴意义。     

高埋深软硬岩互层地质条件下敞开式TBM岩爆段施工方法研究

基于喜马拉雅山区域某软硬岩性互层地质条件下的深埋隧洞工程，为解决该区域TBM施工过程中的岩爆问题，统计分析了TBM施工过程中的岩爆特征；在施工过程中开展了多种岩爆规避试验，形成了一套较完整的有针对性的施工方法： 1）岩爆风险巡查常态化； 2）超前地质预报和超前处理措施相结合； 3）支护材料和支护方式合理化； 4）掘进参数动态调整。在后续的施工中加以应用，取得了较好的效果，可以为类似地质条件下的安全施工提供参考。     

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。     

硬质破碎岩体中隧道锚肋组合支护体系的构想

硬质破碎岩体中隧道的支护通常采用提高支护刚度的设计思路，虽然该方案在一定程度上可避免施工风险，但也存在着无法有效利用围岩自承能力、初期支护大变形、二次衬砌开裂甚至破坏等一些问题，影响隧道的使用安全。基于以上背景，通过研究提出一种新的适用于不良地质条件中隧道的支护思路和方法，即采用“锚杆+内压（支撑）构件”形成锚肋组合支护体系作为围岩加固手段，代替传统的高支护刚度策略。构想通过理论推导、数值仿真、模型试验和现场试验等手段，研制形成适用于硬质破碎岩体中隧道的柔性支护。     

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。     

基于地震波反射法的盾构施工超前地质预报初探

由于北京地铁八号线三期工程六营门站—五福堂站盾构段区间特殊的工程环境及工艺,使得传统的预报方法难以开展实施。以盾构刀盘切削震动为震源,以地震波反射法为原理进行地震波相位特性和振幅特性的解析,提出了基于地震波反射法的盾构施工超前地质预报方法,并进行超前预报及跟踪对比工作。现场试验表明:基于地震波反射法的盾构施工超前地质预报系统布设简单、操作方便,且不影响作业面推进;基于地震波反射法的盾构施工超前地质预报系统能较好地反映地下介质体的形状与轮廓,图像判译结果基本与地质资料吻合,与开挖跟踪结果一致。     

复杂地质条件TBM研制关键技术及应用

为解决高黎贡山隧道出口段软岩收敛卡机、破碎坍塌、岩爆片帮、高温热害、突泥涌水等不良地质TBM适应性差的问题，采用TBM适应性设计方法，提出并采用变截面抬升式开挖、水岩一体超前预报、隐藏式常态化超前钻探、前置式自动化湿喷、加强型大范围初期支护、通风系统强制制冷、刀盘刀具优化设计、物料快速运输等关键技术方案，联合研制出国产最大直径TBM（9.03 m）； 针对现场应用测试存在的部分问题，对TBM创新设计方案进行优化改进，使国产最大直径TBM在复杂地层前期应用中，取得月进尺400 m以上的掘进业绩。     

山岭隧道机械化大断面法设计关键技术

为解决长大山岭隧道钻爆法机械化安全、快速、高质量施工所面临的技术问题,依托郑万铁路湖北段隧道工程,采用“科研先行、试验验证、推广应用”的工作方法,开展隧道大型机械化修建技术研究与现场试验。结合国内外调研情况及工程实践,得出如下结论： 1)隧道机械化修建方法是对传统方法的系统性改变; 2)Ⅳ、Ⅴ级围岩传统多台阶法、被动支护、围岩压力“分担比”理论与机械化大断面法不相适应; 3)机械化大断面法施工的核心要点是“快挖、快支、主动支、快封闭”; 4)隧道结构设计采用规范中基于松散压力的围岩压力计算方法与实际存在差异,可采用形变压力计算方法; 5)对于采用机械化大断面法施工的隧道,掌子面超前主动支护体系与洞身主动支护体系是确保隧道掌子面附近围岩稳定的关键。