隧道穿越岩溶区及断层带突水机理与防控对策研究

硬质岩地区的岩溶区和断层带突水防治的关键在于突水判据的建立。 文章先从理论研究出发, 以材料力学、 结构力学和理论力学为基础, 建立了 “有效隔水岩层 (柱) ” 的突水力学结构模型; 采用了构建函数的方法, 得到了 “有效隔水岩层 (柱) ” 的总势能函数表达式; 基于突变理论, 构建了岩溶区及断层带突水的尖点突变模型, 获得了 “有效隔水岩层 (柱) ” 厚度、 长度、 水压力及岩石力学参数之间的函数关系; 基于断裂力学, 建立了一种硬质岩地区的岩溶区和断层带突水损伤力学判据, 并以正在施工的广西某隧道为例, 开展了应用研究, 提出了隧道穿越硬质岩地区的岩溶区及断层带突水防控对策。 研究结果表明： 突水临界厚度值按计算突水临界厚度值的 1． 5 倍取用, 能较为有效地指导施工, 验证了理论方法较为合理; 提出的岩溶区或断层带突水防控对策, 对施工具有一定的指导意义, 为解决隧道岩溶区和断层带突水问题提供一种新的理论支持。     

海底隧道施工过程中初期支护受力特征试验研究

以厦门翔安海底隧道为依托工程,采用相似模型试验方式,研究在海水渗流场和围岩应力场共同作用下,隧道施工过程和变水头过程中,衬砌背后水压力的分布规律及受力特征．研究结果表明,隧道施工期间,在水土压共同作用下,隧道开挖对前方土体的影响范围约为2倍洞径,隧道开挖过后约1倍洞径,初期支护背后水压及应力趋于稳定;在变水头过程中,控制水的排放量对调整初期支护背后水压,保证隧道结构的安全起至关重要作用．试验所得结论与现场情况基本一致．     

暗挖海底隧道地震动水压力响应分析

考虑黏弹性人工边界与流固耦合作用,建立了衬砌结构一土一海水相互作用的力学模型,基于Newmark算法,利用ANSYS有限元软件分析了在不同地震激励和埋深条件下动水压力的影响机理与隧道衬砌的振动响应规律．计算结果表明：在含有竖向分量的地震激励下,动水压力对浅埋海底隧道的内力影响较大,分析时不容忽视;当隧道埋深超过一定值后,结构地震反应变化微小可忽略．同时,针对圆形海底隧道进行的有限元计算结果可为海底隧道的工程抗震设计提供参考．     

上忙碑隧道岩溶涌突水风险研究

永德(链子桥)至耿马(勐简)高速公路内的上忙碑隧道位于我国云南省,该隧道所处区域地质环境条件复杂。隧道洞身穿过岩溶地区,溶蚀管道与宽大裂隙发育,进而产生较大的溶蚀通道以及相互连通的暗河系统,易产生涌水突泥的风险。通过实地调查、钻探及物探等基本手段查明了隧址区环境地质条件,在此基础上对岩溶发育特征、地下水补径排特征及其垂向分布特征展开分析研究,采用径流模数法和降水入渗法对隧道涌水量进行了定量计算和定性分析,给出了涌突水危险性分段评价。研究表明,隧道施工中遇地下管道系统或地下暗河,可能发生较大规模涌突水现象,可溶岩段内岩溶涌突水危险性评价总体为一般-较高危险。     

利用环境同位素预测秦岭特长隧道的突水风险

对比地表水和下部地下水中环境同位素氘(D)和氚(^3H或T)的数据表明，秦岭特长隧道北坡L区域断层的水力传导性差，流经该断层的石砭峪河水与下部地下水无直接的水力联系．利用环境氚定量计算出河水对该段隧道潜在突水水量的贡献不足6％，从而完全排除了石砭峪河水通过F4区域断层溃入该隧道的可能性．     

厦门翔安海底隧道富水砂层段注浆施工技术研究

厦门翔安海底隧道海域浅滩段610m富水砂层段施工是该工程的重难点之一,而且没有既有经验可以借鉴,施工相对困难。通过试验研究及施工实践,研究了穿越富水砂层段注浆施工的关键技术,优化了注浆材料、注浆参数,总结了配套的注浆施工工艺,保证了工程安全穿越富水砂层不良地质地段。本文的成果为以后行车左洞穿越风化槽的大规模注浆做好充分的准备,井对同类地质条件下的地下工程施工具有一定的借鉴意义。     

旧堡隧道构造涌突水带施工技术研究

涌水、突水问题的处理一直是隧道施工中的主要技术难题。由于对变质岩混合岩化构造带的围岩变形规律、地下水赋存状态以及隧道开挖扰动对围岩和构造带的富水性影响规律认识不足,旧堡隧道DK29+377～DK29+425段工程施工一度受阻。介绍了旧堡隧道构造涌水带施工中遇到的问题,分析其产生的原因,总结出一套"探—泄—堵—排—堵"的处理隧道构造涌突水带的施工技术,希望对类似工程有一定借鉴意义。     

应用拱顶沉降监测技术预报软弱围岩隧道突泥突水

在隧道软弱岩层中存在具有一定压力的水体会使周边围岩产生变形,因此可通过监测临近掌子面的拱顶位移速率来推测前方是否可能发生突水突泥。具体过程为通过统计已有测量的拱顶下沉速率量与突水突泥的事件发生的相关度,得出一个阈值。然后,根据这个阈值来推测前方是否可能发生突泥突水。石林软岩隧道的应用实例说明此方法具体可行,为超前地质预报提供了一个新的途径。     

岩溶路基突水原因分析及处治设计

对一岩溶路基突水实例的原因进行了分析,并介绍了处治设计思路,进而对岩溶地下水的勘察、施工对岩溶地下水体系的影响、岩溶地下水处治的注意事项等提出了几点认识,对相似工程具有较好的借鉴作用.     

温度量测在石林隧道突水预报中的应用

提出了用温度梯度量测预报隧道突水。阐述了利用掌子面温度变化预报隧道突泥突水的基本原理;结合石林隧道的工程实践,介绍了该方法的实施步骤和效果。为超前地质预报提供了一个新的途径。     

海底隧道涌水量预测及应用研究

涌水量预测是海底隧道防排水设计和施工措施制定的依据.文中采用半无限空间的水文地质计算模型,结合某海底隧道具体水文地质和工程地质情况,选择9个典型剖面,分别采用经验解析法和数值模拟法计算隧道涌水量.对两种方法的适用性进行了评价比较,并阐述了适用条件.     

台湾海峡海底铁路隧道建设方案

从国内外江、河、海底隧道的建设经验出发,根据长隧道及高速铁路隧道的设计、施工经验,论述了台湾海峡海底隧道采用铁路隧道方案的合理性;给出了台湾海峡海底隧道的断面形式、断面面积及洞门形式建议方案;提出了台湾海峡海底隧道选择施工方案要点;介绍了国内江河海底隧道的建设情况;重申审核工程修建好坏的理念,及修建过江、过海隧道比桥梁...     

厦门海底隧道涌水涌砂应急预案与处理施工技术

结合厦门海底隧道K11＋856发生突发性涌水涌泥的地质灾害处理情况．详细介绍了该段隧道涌水涌泥治理所采用的应急响应与施工措施．监控量测结果验证了处理方案的正确性．对同类地下工程施工具有一定的借鉴意义。     

青岛胶州湾隧道海域段注浆施工风险分析与控制措施研究

国外已成功修建多条海底隧道,发展了很多成熟的施工技术,其中注浆技术也得到了广泛应用,但是在特殊复杂地质条件下修建隧道则面临诸多困难。国内钻爆法修建山岭隧道施工技术成熟,采用注浆法处理复杂地质条件方面,隧道工程界已经积累了不少的经验。但国内采用钻爆法修建海底隧道的例子相对较少,高水压海水环境下注浆技术的研究及相关施工经验相对匮乏。胶州湾隧道,处于高压海水环境下,且穿越数条断层破碎带,地质条件复杂,在施工过程中极易发生坍塌、突水突泥等事故,给安全施工带来很大的困难,甚至影响到施工人员的生命安全。因此,结合胶州湾隧道工程,对海域段注浆施工风险进行分析,并提出风险应对措施,可为以后类似工程提供借鉴和参考。     

海底公路隧道施工作业台架结构及适用性分析

海底隧道施工过程中使用了多种作业台架，这些台架各有特点，设计时控制的重点也不同，一般为自制，其结构是否合理，刚度、强度等是否能够满足施工要求，既会影响到安全和施工质量，又会对施工进度产生很大影响。本文就在海底隧道施工中使用的各种作业台架进行了详细介绍，对使用中出现的一些问题和解决的措施也进行了说明。     

基于连续介质模型的海底隧道支护结构受力特征

在含水地层中开挖隧道,地下水的存在一方面会影响隧道周边地层的力学参数,另一方面也会在围岩中产生渗流体积力,进而影响地层的应力和位移．对于埋深较浅而水压力较高的海底隧道而言,支护结构除承受围岩压力外,还要承受很高的水压力．支护结构的受力特征受隧道围岩和支护结构间接触面剪应力、隧道项板厚度、水深、围岩侧压力系数以及支护结构的厚度和刚度等因素的影响,而经典隧道支护结构内力弹塑性解假设的边界条件与实际情况相差很大．文中阐述了弹性力学应力函数法推导支护结构内力的解析解,并采用数值分析方法研究了海底隧道支护结构的受力特征．通过FLAC3D程序验算了厦门翔安海底隧道V级围岩海域段支护结构的内力,比较分析了断面形状对支护结构受力的影响．     

基于宾汉体浆液的海底隧道劈裂注浆机理研究

基于流体流变方程和平板窄缝模型,推导出宾汉体浆液劈裂注浆扩散半径计算公式,并提出了求解方法．计算表明,注浆压力差随浆液流变参数的增大呈线性增大,要达到一定劈裂长度,水灰比越小所需注浆压力越大;裂隙宽度的减小使所需注浆压力差迅速增大,并使扩散半径迅速减小,这种影响随着水灰比的增大而减小．结合厦门翔安海底隧道全风化花岗岩地层HSC（High Strength Concrete）水泥注浆试验,证明了这一理论的计算结果符合工程实际．     

公路隧道外水压力折减规律研究

针对确定隧道外水压力的技术难题,根据相似理论,利用自行设计的模型试验装置,在不同水头高度、渗透系数、排放量以及排放系统的条件下,进行了36组工况试验。根据试验结果,对外水压力的折减规律进行了研究。分析提出了工程类比应注意水头高度为平方的相似关系,以及对于隧道周边富水洞穴应按"复合回填"的方式进行处治的深入认识。     

水溶性聚氨酯在隧道堵水施工中的应用

在隧道施工过程中,往往受气候和季节性变化大,地质勘测不精确、雨季时期山体裂隙中地下水的存在等问题,导致隧道基岩裂隙的涌水量大,以致必须采取一系列措施进行堵水。本文通过对某段公路隧道复合式TBM掘进富水地段的水文情况以及公路隧道的涌水量等方面进行分析,探讨水溶性聚氨酯在隧道富水地段堵水施工的优点、施工方法、施工工艺及质量保证措施,来解决隧道施工的漏水问题,提高综合效益,并为类似工程提供借鉴作用。