铁路煤矿采空区综合物探技术研究

研究目的:结合我院近年来对采空区的勘察经验,对采空区综合物探方法进行系统的讨论和总结,提出铁路采空区综合物探工作模式,以有效指导今后的采空区勘察工作,优选适宜的综合物探技术,发挥其高效、经济等技术优势,提高地质勘查精度,为高风险采空地区铁路设计和施工安全提供重要支撑。研究结论:(1)工程物探现已成为解决采空区铁路工程地质问题的首选技术,在调查基础上,对疑似采空区路段物探工作,可用物探结果指导钻探布置;(2)通过研究总结,提出了综合考虑地形、采空区埋深及物探方法适宜性等条件下的采空区勘察综合物探模式;(3)勘察中优选适宜的综合物探技术,清晰揭示了采空区的不良地质体;(4)本研究成果可为采空区铁路、公路、工民建勘察设计提供借鉴。     

铁路采空区工程地质勘察及稳定性评价

研究目的:采空区已经成为影响铁路方案的重要不良地质因素,因其工程地质条件非常复杂而对铁路工程稳定性具有重要影响。当铁路穿越采空区时,通过采用综合工程地质勘察方法及运用铁路保护煤柱方法,评价其对铁路的影响,为铁路安全边界范围确定及采空区加固处理设计提供可靠的依据,进而满足铁路工程的沉降控制要求。研究结论:(1)铁路采空区勘察在充分利用煤矿采掘资料的基础上,通过采用物探及钻探的方法进行详细勘测,相互验证,相互补充,综合确定采空区的边界范围;(2)根据勘察揭露煤层埋藏深度,利用空间几何关系,得到煤层的产状;(3)通过综合勘察成果,采用铁路保护煤柱的设计方法评价铁路的稳定性及其安全边界范围,对采空区安全边界范围内采用注浆加固处理,能够满足铁路沉降控制要求;(4)本文可以为类似采空区工程地质勘察及稳定性评价提供一定的指导及参考。     

巨型深层岩质滑坡综合物探勘察模式探讨

研究目的:巨型深层岩质滑坡具有成因复杂、规模大、勘察与处治难度大的特点,受地形地质条件和物探方法适用性的限制,单一物探方法往往不能完全有效揭示滑坡的范围、滑面的空间形态。本文以下个寮巨型深层凝灰岩滑坡勘察为例,从地质条件、勘探目的、探查方法等因素出发,研究适用于巨型复杂岩质滑坡综合物探的勘探模式。研究结论:(1)复杂深层岩质滑坡采用在地质调查基础上“综合物探先行”勘察程序是十分有益的,物探测线应沿主轴和垂直坡向呈网布设;(2)高频大地电磁法、高密度电法、浅层地震反射波法结合钻孔电视综合物探勘探模式具有多物性、多尺度探测优势,可有效探测滑坡空间分布形态、周界和滑带特征;(3)物探解译成果较为可靠地反映了滑面(带)的空间展布形态和规律,可作为指导钻探布置和滑坡稳定性分析的重要依据;(4)本研究结论可为巨型深层滑坡勘察提供借鉴。     

高速铁路紧邻深厚采空区稳定性分析及对策

研究目的:随着高速铁路的快速发展,铁路选线难免会受到深厚采空区的影响制约,此采空区具有覆盖层厚、煤层埋深大、煤层厚、开采后易引起地表大范围变形等特点;采空区的地表变形对高速铁路安全存在着重大安全隐患。准确查明采空区的边界条件及评价场地稳定性是保证铁路安全的核心问题。本文以高速铁路紧邻煤矿深厚采空区为工程实例,通过采用综合勘察技术方法查明深厚采空区的工程地质条件及边界条件,并经地表变形监测综合分析评价场地的稳定性,为铁路留设保安矿柱及采取工程防护措施提供可靠的依据,进而保证高速铁路安全稳定。研究结论:(1)通过采用煤矿采掘资料、地表变形调查、物探探测及深孔钻探等综合勘察方法,综合确定了深厚采空区的边界范围;(2)根据地表变形监测成果及InSAR解译形变趋势,经时效性分析,综合评价了采空区的稳定性;(3)采用概率积分法预测计划开采区的地表变形影响范围,合理地确定了保安矿柱的留设宽度;(4)提出了铁路工程的防治对策及煤矿禁采措施;(5)本研究结论可为类似采空区稳定性分析提供参考。     

沪昆客专何家地隧道出口煤矿采空区沉降分析

研究目的:沪昆铁路客运专线何家地隧道出口D1K976+780～D1K977+208段在施工过程出现二衬变形开裂病害,地表产生长大贯通裂缝,严重影响隧道正常施工及开通运营。本文通过地质调查、煤矿资料收集、下井实测、物探、钻探、变形监测等综合勘察手段,对引起病害的煤矿采空区进行综合勘察,从而为何家地隧道病害整治提供可靠依据。研究结论:(1)通过综合勘察查明了引起隧道病害的煤矿采空区位于隧道左侧,最近距左中线约32 m,路基面以下183～225 m;(2)综合分析确定了煤矿采空区移动参数、变形参数及垂直分带;(3)基于变形监测成果,分析煤矿采空区从初始期、活跃期到衰退期的沉降特征,评价采空区沉降对铁路隧道的影响;(4)本研究成果可为类似煤矿采空区工程地质勘察及分析采空区沉降规律提供参考。     

铁路穿越小型采空区稳定性的评价方法研究

研究目的:本文结合沪昆铁路上纸厂煤矿的小型采空区的勘察,通过对小型采空区勘察方法研究,探讨小型采空区稳定性分析的方法,对铁路工程建设提出处理意见,并总结铁路通过采空区的经验,为类似工程提供参考。研究结论:(1)对于小型采空区,勘察范围应由大到小,先是在宏观上认识研究区的采空情况,最后重点研究对工程有影响的区域;(2)在勘察方法上按照先地质调查测绘,然后物探最后钻探,并在这三个过程中用这三个方法进行相互验证,相互补充;(3)应注意区分采空区类型,根据工程特点,确立勘察重点、选用相应的稳定性评价方法;(4)采用洞顶坍塌堵塞法及手册法对上纸厂小型采空区进行稳定性验算,得出了可以不对上纸厂采空区进行处理的结论。     

煤层采空区铁路工程地质综合勘察技术研究

研究目的:在高速铁路、客运专线和铁路路网配套建设中,线路经过地段往往难以绕避一些时间久远、分布无规律且地面痕迹不明显的小煤窑等古老采空区。此类采空区对铁路建筑物的危害极大,如何准确地查明其空间位置、塌落、回填和充水情况、残留的有害气体成分和分布情况等,一直是困扰铁路工程地质勘察的一大难题。本文以赣龙复线铁路小密隧道出口段为工程实例,采用综合勘察技术查明采空区复杂的工程地质条件,取得合理的岩土参数,为采空区加固处理设计提供可靠依据。研究结论:(1)采用地质调绘、综合物探、结合必要的地质钻探、综合测试,并通过综合分析、研究等综合勘察技术可准确查明采空区复杂的工程地质条件,取得合理的岩土参数;(2)小密隧道施工已近四年,经施工验证,采空区地质勘察成果与实际地质条件相当吻合;(3)提出了铁路工程采空区综合勘察存在的问题和相关建议;(4)本研究结论可为类似采空区工程地质勘察提供一定的指导和参考。     

CSAMT野外工作方法的研究与应用

研究目的:当前,由于铁路的发展,线位深入到采空区的情况逐渐增多,给选线带来一定难度,一直以来,如何利用物探方法提高采空区勘察精度是一个难题。传统的物探方法工作效率低,勘探精度达不到要求,通过对本次工作的研究,目的是提高物探对铁路地质采空区勘察的探测精度及工作效率。研究结论:通过研究得出:(1)影响CSAMT数据质量因素除不可控的人文噪声外,还有可以控制的电极距的长度误差、电极距的水平方向偏差、磁探头水平方向偏差等非人文因素;(2)通过对上述非人文噪声的研究,可减少外业采集产生的视电阻率误差,获得可靠、准确的地电信息;(3)将本次研究应用在铁路地质采空区勘察中,结合采空区地质问题所具备的物性特征及大地电磁解释原则,可提高物探对采空区勘察的探测精度和分辨率,满足铁路地质采空区勘察的需求;(4)本研究成果可用于指导类似采空区项目的勘察工作。     

成渝客专石材采空区的勘察与评价研究

研究目的:成都至重庆铁路客运专线荣昌至永川段通过侏罗系中下统自流井组(J1-2z)夹石灰岩地层,石灰岩被大量开采后形成石材采空区,石材采空区分布广、埋深浅,地表易变形、开裂、塌陷,对客运专线工程危害极大,因此有必要查清其工程地质条件并进行正确的评价和处理。研究结论:通过对成渝客专荣昌至永川段分布的大量石材采空区进行勘察与评价研究,得出以下结论:(1)石材采空区勘察难度大,应进行综合勘察,在推测的采空区域和物探解译的采空疑似区域布置大量的钻孔验证,成果资料应综合分析研究;(2)影响石材采空区稳定的不确定因素多,应坚持定性评价和定量评价相结合的评价方法,结论应相互验证;(3)对于高速无砟轨道,应选取边界角来计算安全距离,并预留一定的围护带宽度,确保工程安全;(4)本研究成果可为类似通过采空区的铁路、公路工程勘察设计提供借鉴。     

小煤窑采空区工程地质勘察及稳定性评价

某铁路客运专线DK227+395～DK227+495段邻近小煤窑采空区,为了准确查明采空区工程地质条件,以及小煤窑的采空范围、埋深和边界,分析采空区对铁路工程的影响。克服小煤窑既有资料缺乏、隐伏问题较多等困难,采用资料搜集、地面调查走访、综合物探、钻探验证及室内试验的综合勘察方法,确定了采空范围、塌陷破坏影响边界及安全边界,并对采空区的稳定性进行评价。研究表明:(1)小煤窑采空区走访调查工作是综合勘察手段的基础;(2)采用两种及以上物探方法可以提高物探成果精度及准确度,减少钻探工作量;(3)该小煤窑采空区目前稳定性较差,可采用注浆加固等处理措施。     

软土路基沉降预测方法探讨

双曲线法、指数曲线法和三点法均是软土路基沉降预测的常用方法,此三种方法对沉降观测时间均有要求。为此,以某高铁试验段的塑料排水板联合超载预压加固处理测出的路基沉降数据为基础,分析这三种方法的适应性和稳定性。结论为:在恒载6个月内,不同预测方法和实测值变化规律基本一致;双曲线法预测的最终沉降总体上较其他方法大;指数法一和三点法以前3个月、后3个月和6个月数据为基础的预测规律最接近,以前3个月和后3个月的数据为基础的两次预测的沉降差值最小。     

地铁车站施工工法对交通疏解影响分析

通过对地铁车站常用施工工法分析,从施工工艺、经济投资、质量安全、工期保障等诸多方面对不同工法进行深入研究,以实际工程为背景,指出地铁车站施工中应结合具体城市交通运行现状、地形地貌等选择合理的施工工法,将不同工法对交通疏解的影响以及具体解决方法进行了阐述,提出"区域化疏解"理念,以期为今后类似工程设计提供借鉴及参考。     

桩基础简化模型在桥梁抗震中的应用

研究目的：桩基础结构轻巧多样，便于因地制宜，适应性较强，使用越来越广泛。但在实际应用中，对结构物抗震性能至关重要的地基基础抗震理论还未形成定论。本文以连续梁为例，针对在地震作用下，分析桩基础模拟各种方法的优缺点，并对工程实践提出了建议。研究结论：嵌固模型计算的结构整体刚度偏大，结构基本周期偏小。在地震作用下，计算的结构内力偏大，造成设计过于保守；但对结构位移估计不足，应引起重视。m法模型能较为详细地考虑桩基础与桥梁结构的共同作用，同时也能反映土体影响，是比较合理的一种方法；但建模工作量大，耗费机时。6弹簧模型可以得出与m法模型类似的结果，并且建模工作量小，适于常规设计。     

综合物探技术在潍烟线金矿采空区勘察中的应用

为查明潍烟线灵山蒋家金矿采空区分布,针对测区内采空区空间分布复杂、埋深变化大,以及存在高压线、道路干扰等情况,选用测氡法、重力法、地震映像法以及天然源音频大地电磁法开展工作。测氡法和重力法可以发挥其抗干扰能力强,数据可靠等优势,为采空区平面范围的圈定提供依据;地震映像法可以进一步验证采空区范围;天然源大地电磁法可以满足采空区的勘察深度要求。研究表明,通过4种物探方法的优势互补、联合应用,精确划定了采空区的范围,研究成果对类似铁路采空区勘察研究具有一定的借鉴意义。     

盾构隧道内力分析方法的对比研究

阐述了修正惯用法、弹性支承法和梁-弹簧-压杆法的计算原理,结合某盾构隧道实例,分别运用3种方法对比分析了盾构隧道弹性抗力的分布特点和规律及其对结构内力的影响。研究表明:管片接头效应主要影响衬砌弯矩,对衬砌轴力影响有限;径向弹性抗力有助于削弱管片衬砌弯矩,增大管片衬砌轴力;修正惯用法获得的弯矩值最大,弹性支承法次之,梁-弹簧-压杆法最小,而轴力值基本不受分析方法的影响。建议盾构隧道初步设计时采用修正惯用法,施工图设计时采用可编程的弹性支承法,工程研究分析时采用梁-弹簧-压杆法。     

非断管法驳接给水管道技术探讨

目前给水支管驳接所采用的方法大部分还是沿用切断既有给水主干管后形成空间,然后重新组装管件形成支管的方法进行。但随着城市政建设的发展,保持连续供水要求越来越高,采用传统的驳接的方法作业停水时间长,管道配件多,成本大,施工复杂。因此寻找一种行之有效的驳接方案是目前给水管线新旧管驳接迫切的任务,为此就非断管法驳接给水新旧管技术应用进行探讨。     

爆炸法加固软土地基的试验研究

研究目的:尝试在软土地基处理进程中取代强夯产生的动载荷的新方法。研究方法:本文通过宁启铁路线DK 172 000~DK 172 200段软土路基现场试验,对比分析爆炸法和堆载预压法处理饱和软土地基的固结效果。通过地表沉降、全断面沉降、侧向位移的现场观测结果分析,获得了爆炸后软土地基的沉降规律。研究结果:证明了爆炸法可以达到软土地基加固处理的效果,并且地表沉降速率加快,有利于缩短软基固结处理时间。研究结论:文中提出爆炸动力固结法处理软土地基的工艺过程,并对爆炸法和强夯法等动力固结处理软土地基的作用机制进行了比较分析,理论上推断爆炸法比较适宜对深层软土地基的加固处理。     

高速铁路轨道控制网高程网测量新方法

目前高速铁路轨道控制网（CPIII）高程网的水准测量方法有德国的中视法和我国的矩形法。但这2种方法在测量实际中的效率并不够高,需进一步改进当前的测量方法提高生产效率。基于高精度的电子水准仪单次测量数据的精度和可靠性高的考虑,提出1种外业测量效率更高的电子水准仪CPIII高程网测量新方法。通过介绍该方法的外业测量原理和数据处理过程,阐述采用该方法获取外业测量数据的可靠性,同时研制该方法的数据处理软件并且用于实例计算。研究结果论证了该方法的可行性,建议在高速铁路工程测量规范修订时引进该方法并在实际工程中应用。     

基于有限元技术的构件疲劳寿命计算

以转8A型转向架侧架为例,介绍了有限元技术应用于构件疲劳寿命分析的过程。按照"准静态"方法将有限元分析得到的静态应力与实测的载荷时间历程相结合得到模型上各点应力时间历程,结合ZG230 450材料的S N关系进行了结构整体的疲劳寿命计算。有限元分析软件是I DEAS,疲劳寿命分析软件是FE FATIGUE。     

双线公路隧道下穿铁路隧道不同施工工法理论研究

针对新建隧道下穿既有铁路隧道施工安全性问题,基于有限元摩尔库伦原理对不同施工工法的三维隧道交叉模型进行模拟分析。对比分析CD法、CRD法和双侧壁导坑法的新建公路隧道下穿既有铁路隧道引起的公路隧道施工不同部位稳定性演变和运营铁路隧道沉降变化,以期为类似工程提供借鉴作用。研究结果表明:对于自身隧道开挖,双侧壁导坑法在控制拱顶沉降具有一定优势,但在水平收敛上CRD法效果最好,其次是双侧壁导坑法。不同工法对既有铁路隧道的沉降影响不同,采用双侧壁导坑法公路隧道施工对既有铁路隧道的沉降影响最小,且不建议在交叉隧道处采用CD法进行施工。