岩溶隧道防突安全厚度研究综述及估算方法探讨

对岩溶隧道防突岩层安全厚度的发展现状作了全面综述,分析比较了定性分析法、半定量分析法和定量分析法3类研究方法的优劣及相互关系,结合有关研究成果,深入探讨了当前岩溶隧道防突岩层安全厚度的研究特点、不足之处及发展趋势。考虑到目前所用方法的复杂性与局限性,提出了裂隙密度影响指数概念,并给出其取值标准,在此基础上对防突安全岩层岩体的等效弹性模量和等效泊松比进行估算,得到可依据勘察数据资料进行适当估算的岩溶隧道防突岩层安全厚度估算公式,并结合实例进行具体计算分析,验证了估算公式的合理性、有效性和可行性。     

基于BP神经网络方法的岩溶隧道突涌水风险预测

为了准确预测岩溶隧道突涌水风险等级,以降低隧道施工过程中突涌水事故的风险,在参考相关文献的基础上,统计研究及综合分析岩溶隧道水文地质条件,选取不良地质、地层岩性、地下水位、地形地貌、岩层倾角和围岩裂隙6个主要因素作为岩溶隧道突涌水风险评价指标。在不同水文地质条件下,影响因素的权重有较大差异,为避开影响因素权重分析,运用BP神经网络方法对岩溶隧道突涌水风险进行评估。在对突涌水风险评估基础上,结合超前地质预报,优化隧道施工开挖支护方案。在工程应用中,运用BP神经网络方法,对某隧道进行突涌水风险评估,结果与实际施工情况较一致,并结合超前预报提出合理的支护方案,避免了隧道突涌水事故的发生,以期为岩溶隧道突涌水风险预测提供借鉴。     

岩溶隧道断续节理掌子面突水判据及灾变过程

为了给岩溶区隧道掌子面突水灾害的预警与防治提供理论支持,针对岩溶隧道掌子面断续节理防突岩体,从断裂力学角度分析了地应力和岩溶水压力等自然营造力作用下断续裂纹的压剪起裂属性以及分支裂纹尖端应力强度因子随水压和支裂纹扩展长度的变化规律,推导了断续节理岩体发生轴向张拉贯通破坏突水的临界水压力。运用两带理论和推导的临界水压力公式,建立了基于最小安全厚度的岩溶隧道掌子面断续节理防突层失稳突水判据,并分析了掌子面前伏岩溶水压力、断续主裂纹长度、断续裂纹排距及裂纹与最大主应力夹角等对防突层最小安全厚度的影响规律。采用可考虑流固耦合效应和岩体结构特征的三维离散元数值分析方法,研究了岩溶隧道近接前方高压富水溶腔顺序开挖中掌子面防突层岩体位移场、渗流场等演化规律及其临突特征。数值模拟结果表明：随着岩溶掌子面的不断推进,掌子面防突层岩体挤出位移逐渐由单一卸荷引起向卸荷和前伏岩溶水压共同影响过渡;掌子面各测点位移及位移增加幅度均持续增大;掌子面挤出位移和掌子面水流速度在突水通道即将形成时出现激增和突升现象,具有明显的突水前兆特征。     

基于模糊评价方法的隧道岩溶突水地质灾害综合预警方法

为建立隧道岩溶突水地质灾害预警方法,首先建立了岩溶区隧道施工期岩溶突水地质灾害系统,该系统分为预测、预报和预警3个部分,给出了系统各级指标,并选取典型指标建立评价体系。然后针对宜万铁路典型的风险隧道的岩溶突水地质灾害情况,采用了模糊综合评价模型,尝试建立一种隧道岩溶突水地质灾害的综合评估方法。最后结合宜万铁路齐岳山隧道施工实例进行评价,评价结果与实际施工揭示的结果进行了比较,研究结果和实际工程揭示情况一致,结果表明该研究方法可行。     

某隧道区域地下水系统分析及涌水量预测

在碳酸盐岩广泛分布的西南地区,穿越碳酸盐岩地层的隧道,大多数都曾遭遇不同程度的岩溶突水、突泥灾害。在资料搜集与整理的基础上,通过水文地质分析方法,重点研究了某隧道水文地质条件,包括地层含水岩组的划分、岩溶水的补、径、排条件及岩溶发育规律,并划分成了两个一级地下水系统;预测了隧道在断层F5处的涌水量,施工时应备有涌水应急预案。     

岩溶与采空区隧道涌水突泥区间概率风险响应研究

湘中地区岩溶与采空区十分普遍,修建隧道发生涌水突泥事故会造成较大损失,需在施工前进行专项风险评估。文中根据岩溶与采空区隧道涌水突泥事故特点,耦合概率风险评价与区间数学理论进行风险响应研究;以湘中地区安平隧道为例,采用风险区间概率法得出施工中发生涌水突泥的风险为Ⅳ级,通过超前帷幕注浆等技术措施将其风险等级降至Ⅱ级,从而符合公路隧道安全施工的要求。     

基于加权平均法的岩溶隧道突涌水风险评估

岩溶隧道突涌水问题是岩溶地区隧道工程建设中的主要地质灾害之一。基于岩溶隧道突水灾害发生的影响因子,建立了以地层岩性、不良地质、地下水位、地形地貌、岩层产状及层面与层间裂隙等6个地质影响因子为主的评价指标体系;基于加权平均法考虑采用多因素单一综合指标评价方法,建立了隧道突涌水风险评估分析模型,以鸡公岭隧道ZK19+509~ZK19+539段为实例,对其突涌水进行风险评估,其评价结果与其他方法所得结果及工程实际情况较为吻合,验证了本方法的合理性与可行性。     

岩溶隧道涌突水原因分析及治理技术探讨

对岩溶发育特征与涌突水的关系作了深入介绍并给出了判断标准,提出岩溶涌水与气温、降雨量和降雨强度、施工引起的应力分布等因素有关,通过数值模拟和理论分析阐述了岩溶突水的止水岩柱受拉破坏、裂隙剪切破坏、裂隙水力扩张、块体失稳破坏等突水机理,并对突水压力和突水量的估算和岩溶治理技术做了介绍。     

黔桂铁路扩容改造工程主要岩溶问题及对策

岩溶危害是黔桂铁路扩能改造工程需要解决的主要不良地质问题。通过勘察,初步查明了沿线岩溶水水害、桥基溶洞、地表塌陷和隧道突水、突泥等4种主要岩溶危害的分布范围、特征和存在的主要岩溶问题,提出了处理各类岩溶危害的对策措施和下阶段工作中应注意的问题。     

西南山区岩溶水文地质结构类型及地下水动力特征分析

根据常见的构造地貌及岩溶-构造-地貌内在动力联系特征，系统地将西南山区分为5种常见的岩溶水文地质结构类型（平顶山型、单斜山型、褶曲山型、断块山型和褶断山型）以及多个亚类型，并探讨各结构类型的地下水动力特征和各类型常见的涌突水部位，简单分析了各类型的岩溶危害程度。这些结构类型的构建和提出，为山岳岩溶隧道涌突水预测评价提供了重要的地质概化模型。     

顶部溶洞水压对隧道突涌水灾害影响的数值分析

岩溶地区地质条件复杂,在隧道修建中存在溶洞突涌水安全隐患,而顶部溶洞带来的灾害性更加明显,溶洞水压是其重要影响因素。针对隧道顶部溶洞,建立数值模型,将溶洞水压作为工况因素,分析围岩中的孔隙水压力变化规律,揭示隧道开挖过程中突涌水通道的分布情况。基于数值模型中单元孔隙水压力突变最大值判断方法,溶洞与掌子面围岩达到塑性状态后,监测两者之间的单元孔隙水压力随开挖步变化速率,找出每一行单元中的最大值,从而确定不同溶洞水压下的突水通道及安全厚度。研究表明,随着顶部溶洞水压增大,突水通道距离溶洞底部由近及远,而安全厚度也随之增大。     

某隧道岩溶突水机理分析及安全岩墙厚度的确定

结合涌水实例用地质法分析了涌水区溶洞暗河形成过程，并成功应用于涌水预报中；对岩溶涌水机理进行了分析，阐述了岩溶发育的条件及施工地质调查的范围与内容；从几方面分析了涌突水的成因及确定施工中安全岩墙厚度应考虑的几个因素，提出了本工程的安全岩墙厚度值及施工策略。     

强岩溶区隧道施工中隧底最小安全厚度分析研究

岩溶隧道底板以下既有溶洞对隧道施工安全及铁路运营有直接的影响，分析、评价岩溶隧道底板的稳定性是岩溶隧道施工的关键问题之一。采用荷载传递线的概念，提出了岩溶隧道底板最小安全厚度的半定量评价方法；采用弹性理论建立了在岩体按抗拉和抗剪强度准则基础上的岩溶隧道底板岩层的最小安全厚度的理论公式，为施工期岩溶隧道底板安全性评价提供了依据。     

重庆新屋基隧道隧址区岩溶水文地质与分区评价

岩溶突水是可溶盐岩分布地区修建隧道工程面临的首要工程地质问题,开展岩溶水文地质评价是隧址区的重要工作内容之一。以重庆新屋基隧道为例,在野外岩溶地质调查基础之上,分析了隧址区岩溶水文地质特征,并对新屋基隧道水文地质条件进行了分区评价。结果表明:新屋基隧道工程中的相关洞段遭遇突涌水的可能性较大,施工前应做好处置预案,以确保施工安全。     

岩溶地区嵌岩桩安全性理论分析与应用

在岩溶地区进行嵌岩桩设计时,应选择具有一定安全厚度的基岩作持力层。基于溶洞顶板均质、各项同性等基本假定,根据桩端直径与桩底溶洞大小、类型,模拟外荷载作用下混凝土板受力变形破坏特征,并对溶洞基岩顶板进行简化分析,得到各种状况下的岩溶顶板安全厚度与桩端应力值、岩石单轴抗压强度、溶洞类型与大小等相关数学表达式。该式简单、直观,较全面反映了影响溶洞顶板安全厚度的各种因素,并得到实际工程验证。