溶洞分布部位对隧道稳定性影响的数值分析

岩溶隧道的稳定性与岩溶的分布部位有关。定量分析不同分布部位的溶洞对隧道位移场、应力场、塑性区分布规律及主应力分布规律的影响,来确定对隧道稳定性最不利的溶洞分布部位。以宜万铁路某岩溶隧道为背景,利用FLAC软件模拟分析隧道周边无溶洞、溶洞位于隧道侧部、溶洞位于隧道顶部和溶洞位于隧道底部4种工况下隧道的稳定性状况,得出对隧道稳定性最不利的溶洞位置是隧道侧部。     

强降雨条件下岩溶地质环境因素对隧道安全性的影响序列研究

为探究岩溶地质环境因素对隧道工程安全性的影响序列问题,采用室内模型试验方法,考虑岩溶隧道的溶洞布置形态、节理面倾角、溶洞直径、溶洞与隧道间距等地质环境因素,以湘粤岩溶地区典型公路隧道为依托进行试验研究。主要结论如下： 1）隧道衬砌表面孔隙水压力主要受到节理面倾角和溶洞布置形态的影响,且节理面倾角的作用要强于溶洞布置形态,竖向正交布置溶洞截面孔隙水压力变化区间约为斜向布置截面的10倍,而衬砌0°测点位置孔隙水压力变化区间约为180°测点位置的10倍; 2）衬砌表面土压力的影响序列为溶洞布置形态、节理面倾角、溶洞直径、溶洞与隧道间距; 3）节理面倾角和溶洞直径的增大均导致土压力的减小,溶洞距离和倾角之间符合l<-0.4θ+30时,衬砌顶部有明显的受压增大趋势。研究结果对岩溶区隧道灾害的研究具有一定的参考意义。     

岩溶尺寸及位置对隧道基底加载沉降的影响研究

建立了岩溶隧道概化模型,运用FLAC3D有限差分软件对隧道基底在加载过程中,不同尺寸及位置的全充填性溶洞的影响进行了数值研究。结果表明:溶洞尺寸和位置的影响存在界限值,岩溶顶板安全厚度为0.4倍隧道直径,岩溶上边界影响范围为1倍隧道直径,岩溶下边界影响范围为3倍隧道直径,岩溶左右边界影响范围为2倍隧道直径;当岩溶超过上述影响范围时,隧道设计、施工可不考虑溶洞影响。     

岩溶隧道爆破安全振速的数值模拟研究

对岩溶隧道采用钻爆法开挖施工,溶洞的存在对隧道爆破安全有直接影响。笔者以白须公1#隧道溶洞段爆破开挖为背景,采用MIDAS/GTS软件数值模拟了岩溶隧道爆破开挖对溶洞围岩的影响,利用国际上常用的衰减公式对溶洞围岩质点振动速度进行了拟合,分析爆破地震波在围岩中的衰减规律。对比溶洞附近隧道上台阶全断面开挖爆破地震波的传播规律和临空面的夹制作用对地震波传播的影响,探讨岩溶隧道爆破溶洞围岩质点安全振动速度。     

高水压岩溶隧道施工防水处理技术

重点以圆梁山高水压岩溶富水隧道为对象，通过圆梁山隧道背、向斜岩溶水处理和溶洞的防水施工实践，并结合重庆万开高速公路铁峰山岩溶隧道防水实际，从岩溶水处理、溶洞处理、高压富水段施工防水处理等方面对岩溶隧道施工防水原则、施工方法选择和施工技术进行了探讨，希望能为类似隧道的施工防水提供借鉴。     

论喀斯特地形隧道施工技术

在隧道工程中,当施工段存在溶洞问题时,往往会给施工带来一定的难度。因此在岩溶地区进行隧道施工时,应采取措施解决溶洞问题。本文笔者将结合具体的隧道工程实例,针对岩溶隧道的复杂性,简要探讨岩溶地区隧道施工的处理方案,希望能对类似工程起到借鉴作用。     

上伏溶洞下深埋隧道塌落破坏的上限分析

为了预测上伏溶洞下深埋岩溶隧道塌落范围及上伏溶洞与隧道的临界高度,构建上伏溶洞下深埋岩溶隧道的横、纵断面上的塌落机制,结合非线性Hoek-Brown强度准则和极限分析上限法,并考虑孔隙水压力的作用下对上伏溶洞下深埋隧道的塌落范围进行研究,将孔隙水压力当作外力进行做功且根据虚功率方程和变分法原理推导出上伏溶洞下深埋隧道的塌落范围理论公式以及上伏溶洞与隧道的临界高度计算公式,利用数值计算软件MATLAB对公式进行求解和绘制隧道的塌落形状。将所提方法和既有研究、有限元数值模拟进行对比,所提方法和既有研究的计算结果误差为-4.32%~7.63%,和有限元数值模拟的计算结果误差为4.31%~6.73%,误差均在一定的精度范围内,充分验证了所提方法的合理性。分析不同参数对上伏溶洞下深埋隧道塌落范围的影响规律。研究结果表明：不同参数对上伏溶洞的深埋岩溶隧道塌落范围影响显著,孔隙水压力系数增大将导致深埋隧道的塌落面增大,上伏溶洞与隧道的高度H越大深埋隧道的塌落越不容易塌穿至溶洞,为深埋隧道提供适当的支护力可有效地抑制塌落风险。因此,上伏溶洞对深埋隧道的稳定性影响显著,该方法可为上伏溶洞下深埋隧道的塌落范围预测及上伏溶洞与隧道的临界高度的确定提供理论依据。     

隐覆溶洞对地铁盾构隧道稳定性影响的数值分析

为研究岩溶区隐覆溶洞对盾构地铁隧道区间稳定性的影响，依托位于高原岩溶发育区昆明轨道交通4号线联大街站—吴家营站区间盾构地铁隧道工程，应用物探钻孔法和电磁波CT法勘探盾构地铁隧道区间的溶洞分布； 采用三维有限元数值分析方法，分别研究盾构隧道不同埋深时隧道下侧溶洞对隧道稳定性的影响，以及隧道周边溶洞半径、溶洞填充状态、溶洞位置、溶洞隧道间距对盾构隧道开挖稳定性的影响，分析岩溶发育区盾构法地铁隧道施工过程中隧道结构的稳定性。研究结果表明： 1）综合应用钻孔法和电磁波CT法，可较好地判断岩溶强发育区内的溶洞分布； 2）当隧道周边溶洞尺寸和位置不变时，盾构隧道围岩塑性区和变形量随溶洞埋深的增大而增大； 3）当隧道周边溶洞半径增大时，溶洞与隧道围岩间的应力集中区域变得分散，盾构隧道围岩变形量减小； 4）隧道周边溶洞内填充物及数量对盾构隧道围岩的变形量基本没有影响； 5）隧道周边溶洞位置对盾构隧道围岩变形的影响程度分别为盾构隧道围岩左、右侧的溶洞大于盾构隧道围岩下侧的溶洞，盾构隧道围岩下侧的溶洞大于盾构隧道围岩上侧的溶洞； 6）隧道周边溶洞仅在距隧道一定范围内才对盾构隧道施工稳定性有较大影响。     

砂土覆盖型岩溶地层盾构隧道施工地面注浆加固实例分析

隧道沿线溶洞的加固处理是岩溶地层中盾构隧道施工的关键。以广州地铁某区间盾构隧道施工为背景,论述砂土覆盖型岩溶地层中盾构隧道施工面临的主要工程地质风险;由溶洞处理流程入手,从溶洞处理判断标准、注浆填充方案、注浆材料选择以及注浆加固效果检验等方面详细介绍盾构隧道施工中通过地面注浆加固进行溶洞处理。同时,对监测区间内溶洞注浆加固效果以及隧道掘进引起的地面、房屋沉降情况进行监测分析。研究结果表明： 溶洞注浆加固效果良好,隧道掘进造成的地面房屋沉降变化平稳,地面注浆加固处理在砂土覆盖型岩溶地层盾构隧道施工中具备一定的工程适用性。     

郁山隧道出口溶洞段施工

通过郁山隧道出口DK276+270～+205遇溶洞时的施工,介绍了溶洞内隧道施工的一般性原则和岩溶地段隧道施 工技术。     

岩溶隧道处治结构桩基设计与施工监测

通过对清连(清远—连州)高速公路白须公1号隧道溶洞桥梁桩基设计、施工及监测分析,结合岩溶地质发育形态,总结了岩溶发育区桥梁基础地质勘探、溶洞顶板安全厚度计算、桩基设计及施工中应注意的问题,确保隧道建设及运营的安全。     

齐岳山隧道岩溶发育特征与溶洞处治技术研究

为解决复杂岩溶隧道溶洞处治难题,以利万高速公路谋道连接线工程齐岳山隧道为依托,调研隧道施工过程中揭露的26处溶洞,分析溶洞的发育规模、充填特性、含水特性、发育位置与地质成因,采用数值模拟的方法研究特大型溶洞对隧道围岩变形的影响规律,通过案例分析探讨隧道不同位置溶洞处治技术。结果表明： 1）隧道揭露中型溶洞最多,大型溶洞次之,小型和特大型溶洞最少,揭露溶洞多为无充填或部分充填的干溶洞,发育位置主要集中于掌子面; 2）隧址区气候和水文地质条件利于岩溶发育,但由于隧道高程较高,地下水位接近或低于隧道设计标高,未揭露含水溶洞; 3）溶洞与隧道交接部位隧道围岩位移量最大,需加强支护; 4）形成隧道不同位置、不同规模溶洞的处治技术与原则并应用到工程实际中,后期运营结果证明溶洞处治效果良好。 溶洞处治应建立规范化超前探测、标准化处治流程、模块化处治技术及针对性处治方案。     

湖北某公路隧道大型溶洞成因研究

湖北某高速公路隧道施工中揭露了一大型溶洞，溶洞沿着隧道走向长139 m，横向最大宽度78 m，给隧道变更设计及施工带来很大的困难。通过分析隧道所处的地质构造环境、岩溶水系统、岩溶发育垂直分带、堆积物特征等综合判断该溶洞为一“古溶洞”，不会受到现在洪水位影响。由于洞顶可见钟乳石，部分堆积体已被钙化固结，因此推断该溶洞目前处于稳定状态。     

垂直循环带溶洞对隧道施工危害性评价体系研究

处于岩溶垂直循环带的隧道施工遭遇溶洞时面临很高的突涌泥与塌方风险.为判别溶洞对隧道施工的危害性,从而为溶洞处治施工决策提供依据,采用定量与定性相结合的方法建立了溶洞对隧道施工危害的评价体系.首先,依据溶洞充填物涌出、地表塌陷、洞内坍塌等3种灾害类型划分溶洞对隧道施工的危害等级;其次,选取溶洞与隧道相对位置、溶洞规模、溶...     

三峡翻坝高速公路隧道

三峡翻坝公路位于湖北省宜昌市境内,穿越两坝一峡,地质条件极为复杂。沿线季家坡隧道、鸡公岭隧道和天鹅岭隧道岩溶强烈发育,隧址区遍布断层、溶洞、岩溶管道以及断裂破碎带等不良地质是全线最典型的高风险岩溶隧道,也是全线控制性隧道工程。为确保隧道施工安全,指挥部和山东大学联合承担了西部交通课题高风险岩溶隧道不良地质预报与灾害控制研究,针对上述3条高风险岩溶隧道,开展了大量的现场试验和相关科学研究工作。三峡翻坝公路是为缓解三峡坝区、葛洲坝区水运压力而建的一条重要通道,为     

爆破开挖对岩溶地层的破坏机理浅析

在岩溶地区隧道开挖的过程中,爆破振动有可能会造成溶洞的坍塌,溶洞的坍塌又会对隧道的稳定性造成影响。爆破亦会使隧道与临近溶洞之间产生贯通裂隙,从而导致岩溶涌水,影响施工质量和进度。探讨和研究爆破开挖对岩溶地层产生的损伤和破坏机理,并对爆炸应力波在岩溶地层中的传播机理及岩溶地层爆破振动致塌机制进行研究。     

隧道底部溶洞的处理及溶洞对隧道围岩稳定性影响的研究

张花高速公路隧道围岩以白云岩、粘土为主,岩溶发育,无充填物溶洞很多,主要分布在隧道底部,这给隧道的施工带来了困难.着重探讨了隧道底部溶洞的处理,且分析了底部溶洞对隧道围岩稳定性的影响.     

隧道底部溶洞顶板安全厚度预测模型

以某公路岩溶隧道为背景,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,分析隧道底部溶洞顶板安全厚度的影响因素,研究各影响因素与安全厚度的相关变化规律,并用多元回归和支持向量机方法建立能综合体现各影响因素的溶洞顶板安全厚度预测模型,从而为岩溶隧道设计施工提供一定的科学依据和指导。     

岩溶隧道溶洞顶板安全厚度预测模型

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.     

贵广高速铁路上寨隧道溶洞处理技术

以贵广高铁上寨隧道岩溶工程地质特征及隧道结构加强措施为例,对采用大管棚支护穿越坍方地段、堆积物充填大型溶洞段等软弱破碎围岩施工方法和旋喷桩对岩溶发育地段隧道底部进行加固处理的施工技术进行介绍。由于岩溶地质条件的复杂性,施工过程中进行超前地质预报并根据围岩地质条件进行动态设计,可有效降低施工安全风险及隧道结构安全风险;大管棚结合小导管注浆超前支护是穿越坍方地段、堆积物充填大型溶洞段的有效手段;且隧道底部较大较深溶洞采用旋喷柱加固效果良好。