岩溶与采空区隧道涌水突泥区间概率风险响应研究

湘中地区岩溶与采空区十分普遍,修建隧道发生涌水突泥事故会造成较大损失,需在施工前进行专项风险评估。文中根据岩溶与采空区隧道涌水突泥事故特点,耦合概率风险评价与区间数学理论进行风险响应研究;以湘中地区安平隧道为例,采用风险区间概率法得出施工中发生涌水突泥的风险为Ⅳ级,通过超前帷幕注浆等技术措施将其风险等级降至Ⅱ级,从而符合公路隧道安全施工的要求。     

综合超前预报方法在岩溶区隧道不良地质体探测中的应用

岩溶区隧道施工过程中易发生涌水突泥等灾害事故,为保证岩溶区隧道的施工安全,降低施工灾害发生的概率,施工前有必要对隧道进行超前预报。依托湖北省保宜高速公路尚家湾隧道,通过地质分析研究了尚家湾隧道的岩溶发育特征,利用 TSP超前预报系统和地质雷达等物探手段对尚家湾隧道的地质缺陷体进行了探测,并结合短距离钻探进行对比分析,探测结果与现场实际揭露情况基本吻合。综合采用 TSP 超前预报系统和地质雷达可较为精确预报岩溶区隧道的不良地质,其预报手段可供类似工程借鉴。     

淳杨公路后山隧道地质超前预报实践

深埋隧道工程地质和水文地质条件较为复杂,在施工过程中地质灾害频发,隧道坍塌和地下突涌水灾害对施工人员、设备安全造成重大威胁,地质超前预报是预防地质灾害发生的有效手段之一。在大量试验研究和工程实践的基础上,根据后山隧道工程地质和水文地质特点,提出后山隧道施工地质超前预报方法、工作原则及预警标准,并在工程得以成功应用。     

大断面软弱围岩隧道突泥涌水风险评估及控制措施

为评估大断面软弱围岩隧道突泥涌水风险,结合广东省江门至罗定高速公路王北凹隧道实例,建立了基于可拓法的隧道突泥涌水风险评估模型。通过计算分析表明,隧道左、右线LK100+354~LK99+988.5与RK100+385~RK99+978段突泥涌水风险等级极高,同时隧道开挖结果也进一步验证了风险评估结果。经研究分析,采取了"引、堵、排"结合的隧道突泥涌水控制原则,加强隧道超前地质预报,初期支护采用V级围岩的支护参数(I20b工字钢纵向间距75 cm;φ8@20 cm×20 cm双层钢筋网;26 cm厚C20喷射混凝土)。此外,超前支护采用双层注浆小导管,并采取帷幕注浆对掌子面进行封闭加固。实践表明,采取的风险控制措施合理可靠,能有效地控制隧道突泥涌水灾害。     

云雾山隧道岩溶灾害综合预防技术及其应用

岩溶地区地质条件复杂,在隧道施工过程中易发生涌水、涌泥、塌方等灾害。针对地质勘探、监控量测、超前地质预报、超前钻探、地下水监测等单项技术在岩溶灾害风险预测方面的不足,根据溶洞与开挖面的位置关系、补给水源、岩溶发育程度及规模、埋深、围岩级别这5个主要的致灾因子,提出岩溶隧道灾害风险预测模型。对5个致灾因素监测结果进行分析,得出灾害风险等级,并据此提出防灾预案和拟定工程措施,以提高岩溶隧道施工安全性。     

暗河发育区隧道选线与突涌水灾害预控分析（双语出版）

为控制隧道穿越暗河发育区突涌水风险,通过对中国21例隧道穿越暗河发育区突涌水工程实例的统计分析,研究暗河发育规律和地质判识特征,提出"横向查延伸-竖向定标高-洞内探位置"的三阶段暗河识别方法和隧道穿越暗河发育区选线原则;研究隧道穿越暗河发育区突涌水的孕灾环境和致灾因子,遴选出隧道突涌水的主要影响因素,建立隧道穿越暗河发育区突涌水风险评估层次模型,确定评价指标的权重,开展暗河发育区隧道选线与突涌水灾害预控分析研究。研究结果表明：提出的三阶段暗河识别方法综合采用地质勘察、工程类比、示踪试验、物理探测等方法,可依次确定暗河流向、暗河水位、暗河与隧道空间位置关系;暗河发育强度、暗河水流量、暗河与隧道的空间位置是隧道穿越暗河区突涌水风险的主控因素,其次为超前地质预报、暗河形态、暗河坡度,最后为前兆信息、监控量测、开挖支护。研究成果在利万高速齐岳山隧道德胜场暗河的识别与风险评估中得到了成功应用,验证了暗河识别和突涌水风险评估方法的合理性与可行性,对类似穿越暗河发育区隧道工程建设具有一定的借鉴意义和参考价值。     

暗河发育区隧道选线与突涌水灾害预控分析

为控制隧道穿越暗河发育区突涌水风险,通过对中国21例隧道穿越暗河发育区突涌水工程实例的统计分析,研究暗河发育规律和地质判识特征,提出"横向查延伸-竖向定标高-洞内探位置"的三阶段暗河识别方法和隧道穿越暗河发育区选线原则;研究隧道穿越暗河发育区突涌水的孕灾环境和致灾因子,遴选出隧道突涌水的主要影响因素,建立隧道穿越暗河发育区突涌水风险评估层次模型,确定评价指标的权重,开展暗河发育区隧道选线与突涌水灾害预控分析研究。研究结果表明:提出的三阶段暗河识别方法综合采用地质勘察、工程类比、示踪试验、物理探测等方法,可依次确定暗河流向、暗河水位、暗河与隧道空间位置关系;暗河发育强度、暗河水流量、暗河与隧道的空间位置是隧道穿越暗河区突涌水风险的主控因素,其次为超前地质预报、暗河形态、暗河坡度,最后为前兆信息、监控量测、开挖支护。研究成果在利万高速齐岳山隧道德胜场暗河的识别与风险评估中得到了成功应用,验证了暗河识别和突涌水风险评估方法的合理性与可行性,对类似穿越暗河发育区隧道工程建设具有一定的借鉴意义和参考价值。     

湖北三峡鸡公岭隧道顺利贯通

日前,湖北三峡翻坝高速公路最长隧道——鸡公岭隧道提前实现双幅顺利贯通。鸡公岭隧道为分离式隧道,右幅长4540m,左幅长4505m;隧道底部设计标高约306m到249m,最大埋深约338.5m,属深埋特长隧道。隧道穿过处地下水丰富,岩溶十分发育,施工中极易发生突水、突泥、塌方等地质灾害,安全风险极高,对全线能否如期通车具有控制作用,是三峡翻坝高速公路的控制性工程之一。结合工程施工需要,项目组成立了风险评估小组,对鸡公岭隧道施工进行跟踪风险评诂与控制,提出了施工许可机制,详细研究了鸡公岭隧道区岩溶发育规律,并利用自主研发的超前地质预报设备准确预报了多处突涌水情况,为隧道安全施工提     

岩溶隧道突泥机制与防治技术研究

为规避和降低岩溶隧道的突泥风险,采用归纳分析方法总结岩溶与隧道的位置关系,基于力学分析方法揭示岩溶隧道的突泥机制和主要影响因素,并以贵都高速公路九条龙隧道突泥现场实例,对突泥事故原因、处理方案和防治措施展开论述。得出以下结论:1)岩溶与隧道的位置关系可划分为隧道周围存在岩溶、隧道整体穿越岩溶和隧道部分穿越岩溶3种类型;2)从宏观和微观2个方面揭示岩溶隧道的突泥机制,其宏观机制是指岩溶隧道不同的突泥类型,其微观机制是指地下水对地层的小尺度物理力学作用;3)针对岩溶隧道不同工程地质特征,应重视工程勘察和隧道施工作业中的超前预报,采用合理的开挖方法和超前支护措施,规范施工作业流程,预防岩溶隧道突泥事故的发生。     

乌池坝特长公路隧道不良地质及处治预案

位于沪蓉国道主干线恩施至利川高速公路的乌池坝特长公路隧道,长约2×6.7Km,岩溶管道发育,隧道穿越煤系地层,工程地质与水文地质条件复杂,施工中可能会遇到岩溶、突泥涌水、断层破碎带、瓦斯溢出、硬岩岩爆和软岩大变形等不良地质;为确保隧道顺利建设,采用超前地质预报和监控量测技术,实行动态反馈设计与信息化施工,制定预防各类不良地质的处治预案和安全措施。     

重庆新屋基隧道隧址区岩溶水文地质与分区评价

岩溶突水是可溶盐岩分布地区修建隧道工程面临的首要工程地质问题,开展岩溶水文地质评价是隧址区的重要工作内容之一。以重庆新屋基隧道为例,在野外岩溶地质调查基础之上,分析了隧址区岩溶水文地质特征,并对新屋基隧道水文地质条件进行了分区评价。结果表明:新屋基隧道工程中的相关洞段遭遇突涌水的可能性较大,施工前应做好处置预案,以确保施工安全。     

筠连隧道水文地质分区及涌突水危险性评价

基于筠连隧道工程地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质等条件的研究，进行了水文地质单元划分。在水文地质分区的基础上对筠连隧道进行施工涌突水危险性评价，总体上隧道中危险区以上占96.2%，涌突水危险性较大；在水文地质分区及涌突水危险性评价的基础上，又对初步拟定的隧道施工工作面进行危险性评价，为优化工作面的选择提供依据。     

基于优化FAHP-TOPSIS法的高压富水花岗岩断层涌水预测

隧道穿越花岗岩断层带施工的最主要灾害为高压富水体的突涌，其危险性极高且破坏力巨大。为有效解决理论计算、模型试验、数值模拟等方法中隧道涌水量预测值与实际值存在较大误差的核心问题，从系统辨识工程地质、水文地质和施工设计3方面共13个独立的花岗岩断层涌水致灾影响因素入手，提出基于优化FAHP-TOPSIS法的隧道断层涌水精细预测方法。该方法的创新在于采用平均优势度进行模糊层次分析法（FAHP）的判断矩阵优化，能解决传统FAHP法排序互斥而导致权重分配失衡的问题；同时，采用逼近理想解排序法(TOPSIS)替代模糊综合评价法，避免模糊综合评价法依赖大量样本数据及模型训练冗余的问题，能极大提高隧道涌水预测精度。并将优化FAHP-TOPSIS法应用于涌水预测实例中，实现6处断层涌水区段涌水等级及涌水量的精细预测。预测结果表明： S1、S4、S5、S6区段存在中等涌水风险，S2、S3区段存在大涌水风险； 6处断层涌水区段预测涌水量与实际涌水量的最大相对误差为14.8%，平均相对误差为8.87%，满足工程准确预测精度要求。     

基于岩溶分布分析的突水风险评估模型研究

为实现岩溶突水风险评估的全过程动态修正与管理,一以岩溶发育分布规律为基础,采用半定量分析方法,估计溶洞与隧道在剖面图中的相对位置距离值,二将防突水岩层安全厚度的预测划分为初步估算、二次估计和动态测算3个阶段,每个阶段均采用有效的修正方式,不断获取更加准确且适用的防突岩层安全厚度预测数值。然后,综合考虑防突岩层安全厚度以及爆破开挖扰动深度影响,提出岩溶突水风险概率等级评价标准;通过划分突水量和溶腔高水头压强的等级,提出岩溶突水风险后果等级评价标准;并以二者为基础构建岩溶突水风险等级评估矩阵。最终,构建基于岩溶分布态势与防突岩层厚度的岩溶突水风险评估模型。通过具体工程实例检验,理论结果与实际情况相对比,验证所构建岩溶突水风险评估模型的合理性与可行性。     

顶部溶洞水压对隧道突涌水灾害影响的数值分析

岩溶地区地质条件复杂,在隧道修建中存在溶洞突涌水安全隐患,而顶部溶洞带来的灾害性更加明显,溶洞水压是其重要影响因素。针对隧道顶部溶洞,建立数值模型,将溶洞水压作为工况因素,分析围岩中的孔隙水压力变化规律,揭示隧道开挖过程中突涌水通道的分布情况。基于数值模型中单元孔隙水压力突变最大值判断方法,溶洞与掌子面围岩达到塑性状态后,监测两者之间的单元孔隙水压力随开挖步变化速率,找出每一行单元中的最大值,从而确定不同溶洞水压下的突水通道及安全厚度。研究表明,随着顶部溶洞水压增大,突水通道距离溶洞底部由近及远,而安全厚度也随之增大。     

基于模糊评价方法的隧道岩溶突水地质灾害综合预警方法

为建立隧道岩溶突水地质灾害预警方法,首先建立了岩溶区隧道施工期岩溶突水地质灾害系统,该系统分为预测、预报和预警3个部分,给出了系统各级指标,并选取典型指标建立评价体系。然后针对宜万铁路典型的风险隧道的岩溶突水地质灾害情况,采用了模糊综合评价模型,尝试建立一种隧道岩溶突水地质灾害的综合评估方法。最后结合宜万铁路齐岳山隧道施工实例进行评价,评价结果与实际施工揭示的结果进行了比较,研究结果和实际工程揭示情况一致,结果表明该研究方法可行。     

黔张常客运专线卧云界隧道降雨-涌水相关性研究

作为黔张常客运专线6座Ⅰ级高风险隧道之一,卧云界隧道受到涌突水严重威胁。通过对卧云界隧道汛期涌水量和降雨量进行相关分析,发现降雨不仅与隧道涌水具有高度相关性且在岩溶含水层的调节作用下存在滞后性,在此基础上建立降雨-涌水回归方程。结果表明:采用回归方程预测隧道涌水量具有简单、快速和精度高的优点,可为隧道在未来不同降雨条件下涌水量预测提供依据。     

茅坪山隧道水文地质时序性研究

基于茅坪山隧道地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质等条件的研究，对茅坪山隧道进行了水文地质分区，有利于茅坪山隧道施工风险评估及涌突水的预防；在施工过程、隧道贯通后进行水文地质持续性观测，有助于辅助坑道“临时工程发挥永久作用”及岩溶水动力分带的再确认；在运营期间进行水文自动化远程观测，为隧道运营风险预测、预警提供参考。     

隧道工程建设地质预报及信息化技术的主要进展及发展方向

复杂的不良地质条件是制约隧道安全高效建设的主要因素,要实现隧道工程的安全高效建设,首先要提高地质预测预报技术水平及其信息化程度。1)介绍我国复杂不良地质隧道超前预报的方法进展及其应用,包括突水突泥灾害源超前探测方法与设备、断层破碎带超前预报、城市地铁溶洞和孤石等探测的进展及应用等;2)介绍我国隧道岩爆监测预警方法及其应用,预报清楚之后就要加强安全风险过程监控;3)介绍基于BIM技术的建筑物(隧道工程)安全风险监控最新进展,包括安全风险实时感知系统和实时预警系统;4)指出隧道工程建设信息化技术的发展方向,包括开展基于大数据技术的TBM/盾构施工的分析与控制研究以及数字隧道向智慧隧道(建设和运营维护)的发展。     

西南山区岩溶水文地质结构类型及地下水动力特征分析

根据常见的构造地貌及岩溶-构造-地貌内在动力联系特征，系统地将西南山区分为5种常见的岩溶水文地质结构类型（平顶山型、单斜山型、褶曲山型、断块山型和褶断山型）以及多个亚类型，并探讨各结构类型的地下水动力特征和各类型常见的涌突水部位，简单分析了各类型的岩溶危害程度。这些结构类型的构建和提出，为山岳岩溶隧道涌突水预测评价提供了重要的地质概化模型。