浅论开展隧道水平定向钻探的必要性与可行性

通过对水平定向钻进原理、特点和应用情况的分析,论述了开展隧道水平定向钻探的必要性和可行性.认为隧道地质钻探开展水平定向钻进的必要性是充分的、可行性是实在的、 效益性是显著的.建议相关部门尽快实施隧道地质勘察水平定向钻探的研究与应用.     

基于隧道掌子面炮孔钻进的超前地质预报技术研究

钻孔过程中钻具与岩土体进行直接接触,钻具响应信息综合反映了岩土体的力学性质,钻具响应信息中隐藏的大量地质资料,可用于分析、测定岩土体的力学参数和空间分布,是进行地层界面识别和围岩级别划分的重要参考指标。现阶段在岩土工程领域的钻具响应信息并没有被收集,造成了数据资源的极大浪费。为充分利用隧道炮孔钻进中的相关参数信息,采集并建立参数与围岩质量的关系,结合掌子面地质情况,对掌子面前方围岩级别进行预报。依托贵州三独高速开展基于隧道掌子面炮孔钻进的超前地质预报技术研究并得到以下成果。研究证明了岩石的可钻性与钻进速度、振动加速度以及振动频率有直接的关系。在此基础上完成了隧道掌子面炮孔钻进短距离地质预报的理论研究;研发了一套随钻监测设备,应用于气动凿岩机,随钻设备可采集钻机钻进速率、振动加速度的实时数据;将采集到的钻进速率,振动加速度进行分析研究,构建了岩体级别和钻进信息的定量关系;通过在依托工程中的应用,初步建立了基于围岩岩石类型为石英砂岩的不同级别围岩的岩石抗钻系数标准数据库。并与开挖现场的地质报告进行比对,完善了数据库。     

公路水下隧道地质勘察技术分析

通过总结我国公路水下隧道地质勘察设计经验,结合钻爆隧道、盾构隧道、沉管隧道及堰筑隧道4种水下隧道建设工法的设计与施工特点,提出水下隧道地质勘察成果不仅应满足各设计阶段的要求,而且还应满足工法的需要。强调地质勘察质量取决于勘察方案的合理性、勘察手段的针对性以及勘察成果的完整性。制订切合实际的地质勘察方案,投入与各阶段设计深度相适应的地质勘探工作量,对提升地质勘察工作的质量和保证工程安全至关重要。通过综合分析,给出了不同地质条件下各类水下隧道的合理勘探方法与应达到的勘察深度,对提高水下隧道工程质量与安全具有参考价值。     

地空协同时频域电磁探测技术在深埋长隧道地质勘察中的应用研究

复杂地质地区深埋长隧道建设过程中,由于对地质情况勘察不清楚,风险难以控制。常规的地质勘察工作又费时费力,影响工程进度。地、空协同时频域电磁探测技术作为航空电磁法的一种新型设计方案,勘察深度大、效率高,对于工程建设前期和中期需要快速实现地质勘察的深埋隧道是一种理想方法。本文通过对西南某深埋特长隧道进行地、空协同时频域电磁法勘察隧道围岩中不良地质体的应用研究,较为详细的查明了隧道轴线地质情况,解译了不良地质体的位置和性质。研究结果表明,地、空协同时频域电磁探测技术在深埋长隧道地质勘察应用中是有效的,既能缩短勘察设计阶段资料搜集的时间,又能查明不良地质体的基本情况,还能控制工程勘察设计成本,体现了良好的经济和社会效益,值得推广应用。     

地貌学及地植物学在隧道工程地质调绘中的应用

随着公路建设的发展,山岭隧道的建设也越来越多。隧道建设离不开隧道的勘察设计,隧道围岩判定在整个隧道勘察设计中具有重要作用,隧道围岩判定又离不开隧道工程地质勘察,由于隧道区勘探工作量的限制,隧道区地质调绘在隧道围岩判定中具有重要的作用。地貌学及地植物学观测方法是隧道地质调绘较为直观及有效的方法,在隧道地质调绘中具有重要的作用。前者根据地貌的形态特征,推断其形成原因及条件,并评价其工程地质条件;后者根据植物群落的种属、分布及其形态特征,推断当地的气候、土质及水文地质条件等。结合工程实例来说明地貌学及地植物学观测在隧道地质调绘中的重要性。     

定向转弯连续取芯的钻探技术研究

以广州市轨道交通7号线二期工程大沙东站—姬堂站区间和加庄站—科丰路站站区间钻探勘察工作为依托,分析水平定向取芯钻进技术发展现状,并研究了水平定向钻进相关参数、定向绳索连续取芯方案原理、水平定向取芯钻探勘察的可行性.首次采用了水平定向连续取芯的钻探技术,按设计路径到达了预定的钻探位置,其在软弱土层、硬岩及断裂带均具有较好...     

直接铺管施工技术与应用

直接铺管施工技术及其装备作为近年来国际非开挖领域的新技术、新设备、新工法,在定向钻施工场地受限、管道出入土两点落差较大、管道埋深较浅、盾构顶管施工费用较高时,有一定的施工优势。该工法结合了微型隧道施工和水平定向钻2项技术的特点,在利用隧道掘进设备进行隧道开挖的同时,利用推管设备将预制好的管道同步铺设,将隧道施工与管道铺设同步进行。陕京四线管道工程无定河项目穿越轴线落差大、地质复杂,选择采用直接铺管法进行穿越施工。通过对掘进机和推管机进行设备选型分析,以及对隧道掘进、管道推进、测量控向、润滑减阻和管道回拔等关键技术进行研究,该工法在无定河项目得到成功应用。最后,对直接铺管技术在定向钻工程抢险、定向钻套管铺设、陆地管道和深海排污施工领域,以及推管机为定向钻工程提供助力、用于管道损坏或卡死时退回取出和建成隧道内管道安装等方面的拓展应用进行了介绍。     

一种改进的硬质岩深竖井反井施工技术及竖井围岩压力取值探讨

以福建漳（州）永（安）高速公路官田隧道通风竖井为工程依托,针对该竖井径深比较小的特点,对传统的钻机反井正向扩大法进行了工艺改进,使用空气潜孔锤代替传统反井钻机钻头,合理控制钻压并使用减压式钻进,有效地减小了导孔的倾斜度,并减小了钻头的磨损,实现了竖井的快速施工,形成一套用于径深比较小（小于1.3%）的深竖井反井施工技术;同时引入自动监测和无线传输技术对硬质岩深竖井的水平围岩压力进行测试,测试断面埋深在180~320 m,实测围岩压力为0.01~0.03 MPa,是JTG/T D70-2010《公路隧道设计细则》中秦巴列维奇公式计算值的24%~46%,而且跟埋深无直接关系;建议今后在竖井设计中对围岩压力取值适当优化,并通过更多的试验样本和工程实践进一步完善。     

取芯水平钻探对川藏铁路隧道施工效率的影响研究

为研究川藏铁路深埋隧道超长水平钻探实施的可行性及复杂地质条件下水平钻探对隧道施工的影响程度,在川藏铁路隧道勘察设计中开展大量调研工作及地表超长深埋水平钻探试验,并结合隧道掘进指标、钻探速度,研究钻爆法及TBM施工中超长超前水平钻探对隧道掘进效率的影响程度。研究结果表明:1)在单位长度内,围岩地质条件越好,钻探深度越大,隧道掘进速度越快,超前水平钻探对施工影响越大。2)在Ⅱ、Ⅲ级围岩地段,在TBM设备后方180m处实施超前水平钻探时,水平钻探进度难以追赶TBM施工进度,钻探对施工指导意义相对较小;在Ⅳ、Ⅴ级围岩地段,水平钻探进度可以很快追赶上TBM施工进度,在TBM施工受阻等复杂地质条件下,采取水平钻探技术对指导隧道施工有一定意义。3)在护盾处开展长距离连续水平钻探时,对隧道施工的影响程度最大可达85.11%,影响较大。综合分析表明,超前水平钻探在断层破碎带、强富水及高压富水、岩溶等不良地质地段实施较为合适。     

综合地质勘探方法在隧道勘察中的运用

综合地质勘察方法主要包括遥感判释、工程地质调绘、综合物探,以及深、浅孔钻探等。结合工程实例,该文对综合地质勘察方法的工作流程以及实际效果进行了分析总结,准确查明了隧道地质情况及存在的众多不良地质问题,科学、合理地划分了围岩类别,为复杂地质条件下高速公路隧道勘察提供了经验。     

水对探地雷达地质超前预报的影响分析

在隧道修建过程中,由于山区地质条件的复杂性和勘察设计本身精度的局限性,难以准确地对隧道围岩地质情况作出精确判断,往往出现实际开挖围岩与地质勘察设计资料吻合度不高的情况,特别是在含水地质体,由于水的介电常数是一般岩石的几倍到几十倍,岩体含水量对岩体介电常数起着决定性作用.文中结合太佳(太原—佳县)高速公路隧道工程,分析了...     

姜路岭炭质页岩隧道围岩松动圈测试与分析

国道G214线姜路岭隧道为典型的高海拔炭质页岩隧道,隧道开挖和初期支护施作后,变形快、变形大、持续时间长,本文以该隧道为依托工程开展研究,通过声波法和埋设多点位移计法测试深部围岩波速分布规律以及深部围岩位移变化分布规律,进而获得炭质页岩隧道围岩松动圈,以达到指导炭质页岩隧道围岩压力计算、系统锚杆设计以及控制变形的目的,对类似工程具有借鉴和指导意义。     

山岭隧道高地应力岩爆处治分析

以澜沧江隧道为研究对象,通过对澜沧江隧道SSK54700钻孔进行现场原位地应力测试,结合地质资料进行分析,提出了岩爆可能发生段落及危害程度,并结合地下水发育情况及围岩强度、完整性进行预判,提出处治措施,通过实施验证,提出勘察、设计及施工阶段工作建议,以期在类似隧道设计、施工中有所参考。     

浅埋偏压隧道穿越松散堆积体支护结构受力特性分析

为探究浅埋隧道穿越松散斜坡堆积体时的偏压特性，基于雅康高速日地1号隧道，建立了精确的三维数值模型，运用FLAC3D进行了施工过程的力学分析，并开展了隧道支护结构体系力学行为的现场测试，对其洞口段穿越滑坡堆积体时的围岩变形机理与支护结构非对称受力特性进行了深入研究。结果表明:隧道周边围岩的变形具有显著的非对称特性。初期支护承受较大的荷载，最大围岩压力出现在深埋侧。与变形和围岩压力分布的情况相反，二次衬砌的最大轴力出现在浅埋侧。隧道二衬的安全系数较低，需要较长的时间才能稳定，为了确保隧道运营期间的安全，应适当增加二衬厚度。     

基于现场实测的深埋风积沙隧道围岩压力计算方法研究

风积沙作为一种黏聚力低、自稳能力差的不稳定围岩,给隧道设计和施工带来很大困难。 为探究风积沙围岩压力大小和分 布规律,依托蒙华铁路王家湾隧道开展现场量测试验,根据实测的围岩压力分布特征,得到深埋风积沙隧道的围岩压力计算模式, 并通过数值计算分析与现场量测数据对比验证其合理性。 研究结果表明: 深埋风积沙地层围岩压力分布很不均匀,但普遍拱部较 小,初期支护大部分处于受压状态。 计算分析得深埋风积沙隧道围岩压力采用太沙基计算公式是较为合理的,进一步优化得深埋 风积沙隧道垂直方向围岩压力计算图示采用“双峰”形分布,水平方向围岩压力计算图示采用“阶梯”形分布,相比铁路隧道设计规 范的传统模式更安全,与实际衬砌受力状态更符合。     

深埋长大高速铁路隧道地应力测试及岩爆预测分析

岩爆是深埋长大隧道的主要地质灾害之一,对岩爆进行预测是保证隧道安全施工的必要前提.该文介绍了水压致裂法测试地应力的原理,对沪昆客专长昆段控制性工程之一的姚家隧道进行了地应力测试,并采用强度理论中的Turchaninov判别法和Russenes判别法进行了综合评价.分析结果表明:在测试深度范围内,最大水平主应力为3.6～12.5 MPa,最小水平主应力为2.1～7.8 MPa,最大水平主应力方向约为N34°W,与隧道轴线走向的夹角约为83°,对隧道围岩稳定性不利,姚家隧道有2段共400 m的长度内可能发生轻微岩爆.     

山区瓦斯隧道相关问题及评价研究

为了科学合理地评价瓦斯隧道,为设计和施工提供可靠的瓦斯参数,在搜集相关资料和综合勘察的基础上,结合贵州省麻江地区某瓦斯隧道的勘察,介绍了瓦斯隧道的勘察工序,并对瓦斯参数进行理论计算,并与勘探取样、测试结果进行对比分析,根据行业规范的评价标准,结合矿产地质相关指标信息进行综合分析评价,提出瓦斯风险段落及等级,以期对类似隧道工程建设有所借鉴和指导。     

南平长大隧道钻爆设计技术

通过南平长大隧道的施工与实践,对不同围岩类别隧道钻爆开挖施工进行总结,阐述隧道钻爆的影响因素,钻爆参数确定方法,进行隧道钻爆设计研究,从而获得最佳进尺效果和洞身周边爆破效果。     

超大埋深特长公路隧道初始地应力场反演分析

为探明蓝家岩超大埋深特长公路隧道轴线方向的初始地应力场状态,依据工程地质勘察报告,利用有限元计算软件ANSYS建立了工程区三维地质模型;以现场水压致裂法测得的初始地应力资料为研究基础,通过地质力学分析确定影响初始地应力场形成的主要因素,并将其表达为数值计算所需的边界和初始条件;在各影响因素单独作用下,计算得到水压致裂法各测点位置的地应力量值;运用多元回归分析获得了蓝家岩隧道轴线方向上的初始地应力场分布规律。根据蓝家岩隧道轴线处地应力场回归方程,计算得到现场应力解除法各测点位置处的地应力,并与实测结果进行比较,从而验证反演回归计算结果的合理性。结果表明:主应力量值随埋深呈现出近似线性增长的关系,垂直主应力等于或略大于单位面积上覆岩层的自重应力;主应力量值呈现出S_H(最大水平主应力)S_h(最小水平主应力S_V(垂直主应力)的规律,表明蓝家岩隧道初始地应力场以水平构造应力为主导;主应力量值大部分在20 MPa以上,说明蓝家岩隧道为高地应力场隧道;最大水平主应力与最小水平主应力的量值相差较大,根据摩尔-库仑强度理论可知隧道水平面内存在较大剪应力,易导致围岩产生过大变形或破坏;在断层经过区域,受断层挤压剪切作用,地应力变化剧烈,相对断层前后的地层而言有一定的应力松弛。     

基于相对变形的大变形隧道地应力反算

针对复杂地质条件下高地应力大变形隧道地应力复杂多变的特点，为满足该类隧道动态设计对地应力资料的要求，提出基于上台阶开挖后拱腰水平收敛与拱顶下沉的相对比值并结合开挖揭示的围岩情况，建立二维数值模型反算地应力的方法。以丽江至香格里拉铁路中义隧道为例，对该方法进行详细说明。研究表明所述方法具有无需地应力测试、计算方便的优点，施工期间可用于地应力分析、预测。中义隧道典型区段地应力反算结果表明： 1）隧道出口及2号横洞工区的地应力分布特点并不相同； 2）围岩及埋深差别不大的区段，隧道水平收敛变形出现较大差异主要是由于地应力侧压力系数不同引起的。