某长大深埋铁路隧道水文地质特征评价

为分析普陀山长大深埋铁路隧道的水文地质特征,通过研究区域水文资料及现场勘察,针对隧道不同段落的岩层与构造特征,采用不同的方法组合进行涌水量预测,并提出施工措施建议。研究表明,(1)隧址区泉点流量为0.014～0.185 L/s,受地表溪流影响较小,隧道施工对周边居民用水影响较小。(2)宜采用多种方法组合、分段进行分析:对于潜火山相侵入体、断层破碎带、浅埋段等位置,宜采用地下水动力学法预测正常涌水量,叠加径流模数法预测最大涌水量;对于深埋似向斜构造段,宜采用径流模数法预测最大值。研究结果表明,对于隧道浅埋段、F_1断层带及潜火山岩侵入体区域,最大单位涌水量为14.0～88.0 m~3/d/m;深埋似向斜构造段落有较大静储水可能,最大涌水量为2 573 m~3/d。隧道施工期间应做好超前预报及防排水措施,避免引起环境水文问题。     

向莆铁路长大隧道群地温预测和测试分析

研究目的:向莆铁路戴云山脉越岭隧道群中4座长大深埋隧道在施工期间均出现高地温灾害,本文欲寻找一种深埋隧道洞身原始地温的测试方法,通过深埋隧道洞身的实测地温与勘察期间采用综合测井预测的地温进行对比、分析,验证长大深埋隧道高地温危害预测的准确性。研究结论:通过研究,得出以下结论:(1)通过在深埋洞室内钻水平深孔、埋设测温探头和注浆封堵,并通过长期观测和数据分析,才能获得真正的原始地温数据;(2)勘察期间预测的最高地温和高地温范围与施工期间的实测值相比偏小;(3)在预可、工可阶段,福建地区深埋洞室可按地温梯度3~4℃/100 m预测,初设、施工图阶段,宜在综合测井的地温梯度基础上提高1.5~2.0℃/100 m;(4)本研究成果可供华东地区其他铁路、公路等深埋洞室工程借鉴和参考,进而提高勘察期间地温预测的精度。     

襄渝铁路新大巴山隧道涌水量预测研究

研究目的:新大巴山隧道是襄渝铁路增建二线安康至重庆段控制性工程,由于其地下岩溶水丰富,因此隧道涌水量预测对该铁路设计和施工具有重要意义。本文采用前苏联科学家普洛特尼科夫关于天然地下水资源的"储量分类"法(三种类型:动储量、静储量、调节储量),在分析地下岩溶水垂直发育的分带性、储水构造特征、施工期间地下水涌(突)水特征等基础上,划分出地下岩溶水储量类型,研究地下水动储量与降雨的线性关系,预测隧区百年一遇降雨条件下隧道的最大涌水量。研究结论:(1)隧址区地下岩溶水可分为动储量和静储量两种类型;(2)隧道地下涌水主要为动储量释放;(3)涌水量大小与降雨量密切相关;(4)预测的最大涌水量为215×10~4m~3/d;(5)研究方法经工程实践证明较有成效,研究成果对类似工程地质条件下的隧道工程建设具有借鉴意义。     

某铁路隧道涌水量预测分析与防护措施研究

结合某铁路隧道工程实例,在对隧址区的地形地貌、岩性、构造及水文地质特征综合分析的基础上,通过现场抽水、压水试验获得各段落围岩体的渗透系数,运用地下水动力学、经验公式等方法,对隧道的正常涌水量和最大涌水量进行计算预测,提出了设置排水通道,加强监控量测等防护措施。     

渝黔铁路凉风垭隧道岩溶水文地质条件研究

研究目的:新建渝黔铁路凉风垭隧道位于川黔南北向构造带与北东向构造带交接复合部位,隧道穿越娄山山脉之凉风垭(国道210公路之七十二道拐),是渝黔铁路的控制性工程。该隧道区可溶岩大面积分布,地下岩溶岩层管道化,常见不同流量的泉点和暗河等,地质构造及岩溶水文地质条件较为复杂,因此,有必要查清该隧道的岩溶水文件地质条件。研究结论:文章通过对该岩溶隧道的含水层岩性组合特征、岩溶水水动力场、水化学场及岩溶水系统性研究的基础上,得出以下结论:(1)隧址区的岩溶地下水可分为2个一级单元,7个次级单元;(2)隧道预测正常涌水量Q=24 542 m3/d,雨季较大涌水量Q大=73 626 m3/d;(3)隧道可溶岩段内岩溶涌突水危险性总体为中等-高危险;(4)隧道北侧深埋的可溶岩内岩溶发育及地下水富集程度较差,而南侧地下岩溶发育和地下水富集程度较高,对隧道涌水的影响较大;(5)本研究成果可为溶岩地区铁路、公路隧道勘察设计提供借鉴。     

秀山隧道水文地质特征分析研究

研究目的:玉蒙铁路秀山隧道受云南特殊地质构造影响和异常活跃的地壳运动作用,溶蚀管道与宽大裂隙发育,岩溶水、构造裂隙水相互混杂并形成复杂的地下水网络系统。通过对隧址区域工程地质与水文地质条件以及施工开挖揭示的洞身涌水特征进行系统分析研究,查清隧道涌水来源及其与杞麓湖的水力联系。研究结论:(1)通过对隧道洞身涌水量最大段落进行综合分析及水样同位素测试,表明地下水来源于隧址区接受的大气降水;(2)杞麓湖湖水与隧址区地下水在来源上存在明显差异,隧道涌水与湖水联系较弱;(3)隧道穿越曲江、杞麓湖两个水文地质单元,施工至不同洞段水文地质特征表现出较大的差异性;(4)本文研究结论可为同类地质环境隧道工程勘察设计施工提供参考借鉴。     

山区铁路隧道超长定向钻探关键技术研究

研究目的:山区铁路地形地质条件极为复杂多变,工程地质问题突出且隐蔽性强,加之交通不便,人迹罕至,陡倾岩层分布范围广,生态环境脆弱,环境保护要求高,钻探是最直接、最准确、最有效的隧道工程勘察方法,传统的铁路隧道竖向钻探实施困难,导致隧道长大段落勘探资料空白,严重制约勘察设计工作,亟待开展铁路隧道超长定向钻探技术,特别是超千米水平孔绳索取心定向钻探关键技术研究。研究结论:(1)超长水平孔绳索取心定向钻探是一种不提升钻杆柱而由钻杆内捞取岩心的先进钻进方法,是复杂艰险山区长大深埋铁路隧道勘察的关键技术;(2)通过开展定向钻探方法与技术、装备及器具、绿色工程材料研究,构建了铁路隧道超长水平孔绳索取心定向钻探技术体系;(3)建立了铁路隧道超长水平孔绳索取心定向钻探方法及流程,创造了中国铁路勘察史上最长水平孔钻探纪录1 888.88 m;(4)本文研究的超长水平孔绳索取心定向钻探技术在新时代“西部大开发”、“交通强国”战略、“一带一路”建设中具有广阔的应用前景。     

成贵铁路川南、川西南浅层天然气勘察

研究目的:成贵铁路需穿越乐山、宜宾红层地区多个油气田及含油气构造,浅层天然气严重威胁着铁路隧道、深基坑工程的施工及运营安全,本次勘察为查明本区天然气的产、储、运移的基本规律,为铁路工程设计提供依据。研究结论:(1)成贵铁路位于川南、川西南气田内,四川红层下伏三叠系、二叠系、震旦系地层中共发现9~11个产气层,工业气藏埋深806~2 358 m;(2)油气储集主要为裂隙-孔隙型,油气垂向运移、浸染上部盖层,使得浅表红层砂泥岩中普遍含有天然气,且在垂向上深度与含气量呈正相关关系,部分深大裂隙具有导气功能;(3)地面以下70 m可作为本地区瓦斯风化带界线;(4)通过隧道浅层天然气单位时间最大涌出量估算确定3座高瓦斯隧道、22座低瓦斯隧道;(5)线路选线采用桥梁、路基工程最优,如以隧道形式通过,应采用浅埋、短隧道群并绕避气田核心区,选择矮小丘包、傍山地段通过;(6)本勘察成果适用于天然气地区的线路、地下工程、深基坑(井)勘察施工。     

枫香坡隧道岩溶发育规律及涌水量预测

枫香坡岩溶隧道地处武陵山低中山区,为黔江至张家界至常德线关键性控制工程之一,全长4 780 m,工程地质及水文地质条件均较为复杂。在野外勘察的基础上,分析评价了其地质构造、地下水类型、含水岩组划分及富水性、地下水循环、地下河管道分布等水文地质特征,并采用降雨入渗法、地下径流模数法以及宜万铁路关于岩溶隧道的研究成果对比分析。预测结果表明,隧道正常涌水量和最大涌水量分别为16 846 m3/d和115 710 m3/d,为隧道设计及施工提供了依据。     

IPP-PNN模型在川藏铁路深埋长大隧道岩爆预测中的应用

为了准确预测在高地应力、高地温铁路隧道中的岩爆灾害,以川藏铁路前期拉林段的重要隧道节点工程为研究背景,系统、全面地总结应力水平、埋深、温度、围岩岩性及地质构造、岩体系统刚度等影响因素对川藏铁路深埋长大隧道岩爆的孕育作用,重点分析高地应力和高地温对岩爆发生的影响相关性。构建川藏铁路深埋长大隧道岩爆预测指标体系,测试并量化岩体岩爆的倾向性指标。由于各影响因素与岩爆的非线性关系,选用能充分提取数据信息、处理多因素复杂非线性问题的改进投影寻踪(Improved Projection Pursuit,IPP)评价模型对川藏铁路拉林段典型高地应力、高地温深埋长大隧道桑珠岭隧道在施工期发生的岩爆问题做初步评价,并引入密度函数估计和贝叶斯最小风险准则,将IPP模型和概率神经网络(Probabilistic Neural Networks,PNN)模型相结合,实现对岩爆等级的聚类划分。研究结果表明：根据岩爆等级预测结果可知IPP-PNN模型预测结果相比于传统PP-PNN模型和GSA-PP模型其准确度更高,在对桑珠岭隧道11～19号隧道路段的岩爆预测中,岩爆预测等级与实测等级相符合程度由66.67%和77...     

长大铁路隧道水文地质勘察中存在的主要问题

由于勘察阶段勘探和试验工作受限或不够完善,影响到隧道涌水量预测的各主要因素难以准确确定,从而导致隧道设计预测涌水量不准确,施工中突、涌水灾害时有发生,进而严重地影响了隧道施工进度及安全。以部分已施工隧道为例,对施工阶段出现的问题与勘察阶段勘探和试验中各项工作完成的质量进行详细对照分析,找出目前长大隧道水文地质勘察中存在的主要问题,有助于今后有效进行隧道水文地质勘察,提高隧道涌水量预测的准确性,避免出现施工阶段的补充勘察及二次设计。     

某铁路隧道水文地质分析及涌水量预测

某铁路隧道所处地貌为中低山区,降雨形成的地表水是地下水的主要补给来源。地下水以第四系孔隙水,基岩裂隙水为主,另存在少量碎屑岩孔隙水。在断层和不同岩层接触破碎带存在构造裂隙水。隧道范围内浅部岩体的透水性和赋水性相对较强,向深部表现为由强一弱一微弱透水与非含水的变化规律,岩体渗透性与地质构造环境之间存在着相互关系。隧道在断层和不同岩性接触面、破碎带、隧道沿线沟谷且岩层破碎的隧道浅埋区都是潜在涌水的重要地段,属于中等一强富水段。可能会发生集中涌水、涌泥等问题,在施工中应加强工程防范措施。另外,对隧道的涌水量进行了预测。     

基于粗糙集与AHP的深埋隧道软岩大变形研究

研究目的:软岩大变形是铁路深埋隧道修建过程中遇到的主要工程地质问题。本文根据兰渝铁路的施工数据,分析控制软岩大变形级别的主要影响因素,确定其主客观权重,建立软岩大变形预测模型并对其进行计算验证。研究结论:(1)岩性、岩体完整程度、层厚、地应力状态、岩层走向与隧道关系、地下水、岩层倾角7个指标为影响软岩大变形的主要因素;(2)粗糙集和层次分析法(AHP)主客观分析中,岩体完整程度、岩层层厚、地应力状态的权重均显著更高,而岩层走向与隧道夹角、地下水、岩层倾角、岩性等相对影响较小;(3)计算结果显示,本次建立的AHP结构模型在兰渝铁路哈达铺隧道中匹配度极高;(4)本文研究可为类似铁路地质选线、风险评估和工程设计提供支撑,同时给隧道围岩大变形的分级和预测提供新的思路。     

上海某越江隧道的最大涌水量预测

上海某越江隧道工程将以盾构方式穿越黄浦江,为保证工程质量与安全,需进行最大涌水量的预测。详细介绍了隧道区域的工程地质条件和水文地质条件,进行了大量的水文地质试验,计算出隧道通过区域含水层的水文地质参数,并据此做出最大涌水量的预测:当隧道通过黄浦江中第2含水层时,最大涌水量可达70.51m3/d·m,对江中段的施工产生不利影响,需采取相应措施应对。     

孤峰平原区岩溶隧道工程地质问题探讨——以马判桥隧道为例

为了解决孤峰平原区岩溶隧道在勘察、设计和施工中常见的主要工程地质问题。通过马判桥隧道施工地质与勘察成果的对比、分析、研究,发现孤峰平原区岩溶隧道的工程地质问题主要有三个方面:(1)孤峰岩层平缓,卸荷严重,一般发育两组陡倾或垂直节理,张开度大,岩体被切割成码砌大块状,隧道顶板稳定性极差,易坍顶;(2)孤峰的形成过程,是水平岩溶长期发育的结果,因此峰体内岩溶问题突出;(3)孤峰平原区的围岩分级,数十米埋深的隧道,应以Ⅳ、Ⅴ级为主,埋深小于50 m的隧道,则以Ⅴ级为主。     

西成客运专线长大隧道涌水特征与物探资料的对比分析

基于西成客运专线长大隧道,采用了音频大地电磁法及高密度电法进行了综合勘探。根据物探电阻率值、电阻率梯度及异常形态,选取秦岭及大巴山区10座长大隧道,对其施工涌水水文地质特征与勘察物探资料进行了对比分析。研究结果表明,音频大地电磁法及高密度电法揭示的敞开贯通型、敞贯串珠型、串珠状、部分敞开尖灭型、界面型低阻异常类型与裂隙水发育及集中涌水具有较好的相关性。揭示的圈闭型、界面型及部分敞开尖灭型低阻异常类型与裂隙水不发育具有较好的相关性,与物探异常相关的典型涌水有40段,平均相关性达46.5%。研究成果有助于指导隧道水文地质勘察及提高隧道涌水量预测精度。     

雁门关隧道涌水量预测与防护措施研究

研究目的:作为双线取直的重点工程,雁门关隧道施工范围内地表水及地下水发育,将给施工造成很大困难,为保证施工安全,应对施工范围内地表水及地下水进行评价,并对施工期的涌水量进行预测.研究结论:根据水文地质和工程地质调查,并结合物探及钻探资料综合分析表明:隧道所处区域构造发育,断层破碎带导水性好,导致地下水发育;地下水分布以断层带水和基岩裂隙水为主,一般断层带水为强富水,而基岩裂隙水为弱富水-中等富水,隧道集中涌水段主要发生在断裂构造发育地带.由于隧道断层带涌水量较大,并会出现突泥涌砂情况,因此防护措施应以堵为主,施工期间应做好超前地质预报.     

坪上隧道口危岩落石失稳模式及运动特征分析

研究目的:在建成都至贵阳铁路坪上隧道进口上方仰坡高陡,危岩落石发育,一旦失稳则造成的危害极大,严重影响铁路施工及运营安全。因此需通过分析研究坪上隧道进口危岩落石的形成机理、失稳模式及破坏后的运动特征,以确定危岩落石的失稳滚落概率及路径,并提出有针对性的整治、防护措施,同时也为其他山区铁路遇到危岩落石不良地质时提供调查、分析、计算方法及工程防护措施的参考。研究结论:(1)在基于现场调查及实测工作基础上,将坪上隧道进口危岩落石失稳划分为4类破坏模式;(2)通过对落石运动的模拟,确定了隧道洞口上方约有6%的危岩体失稳后将对洞口及桥梁构成危险;(3)提出了隧道洞口危岩落石整治方法及设置防护的具体位置和措施,从而确保铁路施工及运营安全;(4)该研究成果可应用于危岩落石不良地质工程的勘察及设计中。     

越岭隧道涌水量计算软件开发与应用

研究目的:准确预测隧道涌水量,能科学指导隧道的设计与施工,降低工程风险、减小隧道病害,保护生态环境。如何正确选择和应用隧道涌水量预测方法,是准确计算隧道涌水量的前提条件。通过对铁四院越岭隧道涌水量预测研究成果进行系统地总结和集成,精选19种实用可行、涵盖广、操作性强的计算方法,编制一套越岭隧道涌水量计算软件。研究结论:(1)软件将越岭隧道涌水量计算方法进行了科学的总结,计算方法全面;(2)软件纳入了隧道主要涌水模型关键计算参数的最新研究成果,提高了涌水量计算的精度;(3)软件对引用流量、含水层有效带厚度等中间计算参数进行了数字化处理,实现了连续、自动计算,大大提高了计算效率和精度;(4)该软件可在铁路、公路等交通工程隧道涌水量计算中推广应用。     

隧道深埋富水滑动型软弱带突水突泥处理技术

研究目的:厦深铁路梁山隧道DK 96+.505~DK 96+530里程段发育有富水全~强风化花岗岩软弱带,长度25 m。该段隧道埋深270 m。软弱带呈陡倾状,倾角为75°~85°,两端为完整的花岗岩。软弱带沿隧道横向延伸长度约2.3 km。2009年3月14日,隧道开挖至软弱带时发生突水突泥,涌泥总量约3万m~3,淤积隧道长度230 m,致使地表塌陷200 m~2,陷坑深度20 m。随后在隧道左侧设置迂回导坑,施工中再次发生突水突泥,使地表陷坑加剧,施工受阻。因此,必须研究施工技术方案处理该深埋富水滑动型软弱带。研究结论:(1)针对深埋富水滑动型软弱带突水突泥,采用"排水降压、旋喷加固、超前管棚"综合处理方案是可行的;(2)针对大跨度复杂地质隧道,采用"高扬工法",施工期间总变形量约2 mm,该工法安全可靠,施工相对简单;(3)该研究成果可用于隧道深埋富水滑动型软弱带的处理。