大梁隧道突水突石机理分析及处理措施研究

研究目的:大梁隧道施工中通过向斜翼部奥陶系灰岩与板岩接触带时出现突涌水,水量达2 300 m3/h,在处理突涌水过程中又出现了3次较大规模的突水突石,严重地影响隧道施工安全。因此,必须查明隧道突涌水带的水文地质条件,分析突水突石产生的原因,以采取科学合理的处理措施,确保施工安全。研究结论:(1)突涌水带岩体破碎,裂隙充填有粉末状物质,堵塞了地下水径流通道,使地下水位升高、水量聚集,在水动力平衡条件破坏后,产成突水突石;(2)迂回平导宜设置在地下水补给径流方向的下游侧,以降低施工风险;(3)高位泄水洞宜设置在地下水补给径流方向的上游侧,终点底面高程宜高于正洞拱顶6~10 m;(4)本研究成果对高压富水隧道水文地质条件分析及突涌水处理具有一定的实用意义。     

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。     

当金山隧道区域地应力特征分析与应用

研究目的:敦格铁路当金山隧道位于兴蒙褶皱系与祁连山褶皱系之间的阿尔金断隆,隧道埋深大,地质条件复杂,高地应力是隧道施工中的主要地质问题。通过对隧道区域地应力特征分析,分析预测隧道施工中与高地应力有关的地质问题。研究结论:(1)当金山隧道区地应力高,以水平应力为主,属高地应力区;(2)根据切向应力准则判断,隧道施工中埋深较大地段较完整的云母石英片岩、花岗岩有发生轻微岩爆的可能,绿泥石英片岩发生岩爆的可能性小;(3)根据隧道区的地应力特征及岩性特征分析,断层破碎带(尤其是F5断层)岩质软弱,在施工中有发生较大变形的可能,其他地段发生变形的可能性较小;(4)本文采用的隧道地应力分析与评价方法及与高地应力有关主要地质问题的分析,对类似工程具有参考和借鉴意义。     

近接浅埋偏压黄土隧道支护结构的力学特性分析研究

研究目的:解决新建复线隧道与既有隧道平行近距离修建时,既保证新建隧道安全施工,同时确保既有线隧道的安全运营的问题。研究结论:(1)在浅埋偏压条件下,新建黄土隧道拱部下沉量和净空收敛量均较大;(2)围岩压力分布呈不对称猫耳状;(3)钢拱架远离侧应力大于临近侧应力,在支护体系中作用较大;(4)拱部和边墙喷射混凝土处于受压状态,而底部多为拉应力;(5)拱部系统锚杆受力较小,对结构的稳定性作用不大,而锁脚锚杆对结构的稳定性有一定的作用;(6)既有隧道受新建隧道开挖影响比较明显,新建隧道开挖对既有隧道产生了偏压和拉伸两种效应;(7)两近接隧道之间的间距对既有衬砌的影响较大,当间距一定时,临近侧所受影响大于远离侧所受影响。     

汤郎—易门深大活动断裂对秀宁隧道围岩改造作用分析

秀宁隧道为改建铁路成昆线广通至昆明段扩能改造工程中全线关键控制性工程,隧道出口段的汤郎—易门晚更新世区域性深大活动断裂控制了全隧的地形地貌、地质构造、地下水系及不良地质等,对全隧的围岩改造作用十分显著。本文基于汤郎—易门断裂的活动特性及展布,在探讨断裂对全隧地层岩性、岩体结构、地下水活动、应力场环境等影响的基础上,研究活动断裂对秀宁隧道围岩分级改造作用的影响,以期为隧道设计和施工提供较准确的地质科学依据。研究结论:(1)秀宁隧道具有复杂的区域地质构造环境、多变的地层岩性及复杂的水文地质环境特征;(2)汤郎—易门断裂具有多期次活动构造活动特征;(3)断裂对围岩的改造作用主要体现在岩性及其力学性质、岩体结构及裂隙、地下水活动、初始应力场环境4个方面。     

大方山隧道岩溶水分带综合分析

研究目的:岩溶发育的垂直分带性已得到普遍认同,目前多数研究主要集中在分带现象的描述及如何规避岩溶风险进行选线上,而针对实际工程项目如何进行分带,采用何种方法进行分带的研究则较少。本文通过对大方山岩溶隧道采用工程地质及水文地质调绘、物理勘探、钻探等综合勘察方法,对隧道所在位置地下含水的强弱,泉点、暗河、岩溶洼地之间地下水相互关系,岩溶地下水的补给、径流、排泄条件,雨季、旱季岩溶洼地及隧道洞身地下水位测量等进行综合分析,以确定隧道所处分带。研究结论:(1)岩溶地下水分带应根据岩溶发育情况采用综合手段开展,遵循遥感、地质测绘、物探、钻探、监测、测试等各项工作的程序,循序渐进,相互配合;(2)大方山隧道岩溶段落地下水可划分为季节交替带和水平循环带;(3)根据地下水分带结果结合水文地质单元及选用相应的计算方法预测隧道涌水量,对施工时涌水、突泥风险进行预判;(4)本研究成果可对岩溶地区隧道所处地下水分带、涌水量计算方法的选定以及水量预测提供指导作用。     

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。     

水化学及同位素技术在某铁路深埋岩溶隧道中的应用

在岩溶地区修建铁路隧道将会遇到很多的问题,其中最具特色的问题之一就是涌突水。基于区域内天然水化学及同位素特征,深入分析现场测试数据,地下水、雨水和地表水水化学组分,研究地下水的补给、径流及排泄条件;利用其高程效应计算补给高程,圈定补给面积;并利用氯离子质量平衡计算降水平均入渗补给率。进而查明天然水间的水力联系,估算降水平均入渗补给率,利用降水入渗法概略预测隧道的正常涌水量。     

地下水对董志塬黄土隧道工程性质的影响分析

地下水对新建隧道工程具有诸多不良影响,通过现场调研和资料整理,对董志塬区黄土地层性质和地下水分布特征进行系统总结,分析董志塬地下水对银西高铁隧道工程的影响。结果表明:(1)董志塬区黄土物理力学性质随地层岩性、位置和地下水位变化存在一定的差异性,含水率和液性指数从塬边南部向塬边北部依次减小,孔隙比和压缩模量从塬边南部向塬边北部依次增大;(2)董志塬区地下水位埋深在塬心浅而塬边深,北塬地下水位埋深略比南塬深;含水层厚度则在塬心比较厚,而向塬边逐渐减小;(3)董志塬区地下水对银西高铁黄土隧道工程的主要不良影响有:引发黄土湿陷性;形成软塑状黄土;导致隧道管涌、涌水、塌方、冒顶事故等。     

济源市济渎泉水流量衰减原因分析及复流措施研究

为了解决济源市济渎泉流量衰减及断流问题,从济源市工业布局、地下水的开采、济源盆地降水及地表水资源利用等方面剖析济渎泉水衰减原因.衰减结果归纳为:(1)工业布局影响地下水的补给;(2)在补给区和补给径流区大量开采地下水;(3)降水量及引沁水量减少.根据衰减原因分析,从济渎泉泉域的水文地质条件、水资源的分布及水利工程建设情...     

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。     

交叉渡线隧道的施工

正1工程概况英国伦敦Crossrail工程采用土压平衡盾构开挖的2条平行的区间隧道已经完成,有必要在渔夫街下面修建交叉渡线。为此,需要修建下列结构物:(1)修筑中间竖井;(2)从竖井开挖导坑A1和A2分别通向两区间隧道;(3)将两区间隧道(的一定长度)扩大为向东和向西的扩大断面隧道(洞室);(4)修建联结两洞室的交叉渡线隧道;(5)修建2条叉线通道,将交叉渡线     

大瑞铁路保山隧道建设对易罗池岩溶水系统影响研究

大瑞铁路保山隧道为穿越保山盆地和怒江峡谷间的越岭隧道,易罗池泉水为保山盆地西侧边缘岩溶大泉。通过区内地质构造、地层岩性和水动力条件的分析,对易罗池岩溶水系统形成机制进行研究,认为易罗池岩溶水系统沿大宝盖向斜灰岩夹层发育,补给源位于向斜西翼沙河上游朝阳寨一带地表沙河水,沿灰岩夹层管道径流,于易罗池排泄,具一定的承压性,为典型埋藏型岩溶。通过分析保山隧道区与岩溶水间的水力关系,认为保山隧道揭示岩溶管道水可能性较小,隧道施工穿过向斜西翼的灰岩夹层,形成低势面后可能将会对岩溶水系统水压有一定影响,设计和施工在向斜西翼灰岩夹层段采取技术成熟的封堵地下水措施,可有效规避工程风险。     

隧道穿越红黏土接触带初期支护优化研究

研究目的:不同岩性接触带地质条件复杂,围岩软硬不均,隧道变形与常规地层隧道有所不同。本文以贾塬隧道穿越红黏土与砂岩夹泥岩接触带地段为依托,建立相应数值模拟分析模型,对初支厚度、拱架间距、锚杆长度和间距在控制围岩变形和初支应力方面的效果进行分析。研究结论:(1)隧道穿越红黏土与砂岩夹泥岩接触带时,开挖扰动引起的洞周变形占总变形量较大;(2)初期支护厚度和钢拱架间距两个参数对隧道变形和初支应力控制效果明显;(3)边墙锚杆的长度和间距对隧道变形影响不明显;(4)该成果可为隧道穿越不同岩性接触带时的支护参数优化提供参考。     

成兰铁路某长大深埋隧道岩爆特征及成因机制

研究目的:在建成兰铁路平安隧道因其复杂的地质构造条件、高构造应力场特征及坚硬完整的围岩条件等,隧道开挖过程中围岩岩爆现象较为普遍。本文在现场调绘及地应力测试、岩块物理力学试验等资料分析的基础上,根据岩爆现象及其破坏特征,从工程地质环境、地质构造、地应力场及地层岩性等方面,以工程地质的视角,对复杂构造高应力场中质坚性脆围岩岩爆的成因机制进行分析,并对类似工程地质条件下隧道其他段的岩爆等级进行预测。研究结论:(1)区域构造上,平安隧道3#斜井工区处于较场山字形构造带之前弧部位,褶曲及断层等新老构造叠加,构造条件极其复杂;(2)隧道内岩爆主要呈现为围岩爆裂松脱、剥落、弹射等现象,对工程破坏主要表现为初支喷混凝土剥落、开裂、拱架扭曲、断裂、垮塌等现象;(3)在时间上,测段岩爆主要表现为即时型岩爆特征,其岩爆等级为中等~强烈岩爆;(4)从工程地质的视角,测段岩爆可归纳为强烈复杂地质构造的孕育条件、高构造应力场的力学条件、坚硬完整围岩条件等主要因素综合影响的成因机制;(5)本文分析方法和结论对山区类似工程地质条件下隧道工程围岩岩爆的设计和施工具有一定的借鉴意义。     

玉蒙铁路旧寨隧道高温地热水分析研究

研究目的:查明隧道内高温地热水的成因、来源及其补给、径流和排泄特征,为高温地热隧道设计、施工提供可靠的依据,对类似地质环境条件下的工程勘察提供参考.研究结论:隧道内地下水(热水)来源于大气降水补给,通过断裂带(或其影响带)循环、加温后,向河谷运移排泄;隧道轴线与地下水流向大角度相交,开挖后,热水涌出形成隧道内高温;隧道通过全新活动断裂带,尤其是地表有温泉出露区域,应注意对高温地热的勘察、分析.     

某地铁跨海隧道工程选线研究

研究目的:因海域具有范围大、地质条件复杂、水压高、海水腐蚀性强等特点,跨海隧道工程的施工、运营难度及风险均较大。因此,在项目前期广泛结合海域段地质、水文等条件,针对不同施工措施开展多方案、深层次的选线工作,对于降低后期勘察设计施工难度、减少投资、降低后期维护费用等方面起决定性作用。本文针对某线路穿越海域段不良地质条件,对不同工法所采取的地质选线技术原则及具体选线方案进行研究,以期为跨海隧道工程的建设及运营创造良好的条件。研究结论:(1)在本次地质选线过程中,综合采用了物探调查、地质钻探及试验验证等勘探方法,查清了工程所在海域段的工程地质条件;(2)通过分析海域段地质条件,初步确定不同区域、不同地质条件下的施工工法,进而确定线路的走向和埋深;(3)分析对比5个线位方案穿过不良地层长度、施工工期、造价等方面的差别,得出线位1(盾构+矿山法)的方案优于其他方案,宜作为本线的推荐方案;(4)本研究成果可为其他类似海域选线工程项目的研究提供一定借鉴。     

强震区成兰铁路某隧道小净距段大变形特性分析

针对处于"汶川5.12"强震区龙门山断裂带之前山活动断裂及中央活动断裂之间的在建成兰铁路柿子园隧道4号横洞工区隧道小净距D3K87+500~+350段大变形破坏现象,在现场调绘、岩石试验、地应力测试及监控量测数据等资料分析的基础上,从地质构造、围岩条件、地震作用、地应力场、地下水及工程结构形式和施工影响等方面对隧道小净距段的大变形特性进行分析,并探讨其成因机制。主要结论有:(1)小净距段呈现仰拱左右剪切错动、边墙侵陷、拱顶沉降为特征的纵向张裂变形特性;(2)大变形成因机制可归纳为软弱破碎的围岩条件、复杂活跃的地质构造条件、高应力场条件、地形偏压作用、地下水软化作用等客观地质环境因素及小净距隧道结构形式、施工影响及较弱的支护措施等主观因素的综合影响;(3)小净距结构形式的设置位置应综合考虑地层岩性、地质构造、地应力场及地震震裂作用等客观地质环境因素的影响;(4)研究结论对强震区类似工程地质条件下川藏、滇藏铁路破碎围岩隧道的设计和施工具有借鉴意义。     

膨胀偏压软岩隧道变形机理分析及控制技术

青峰隧道主要围岩为绢云母片岩,石英、云母含量较高,受著名的青峰断裂带严重影响,隧道施工中经常出现大变形问题。通过分析该隧道变形破坏特征,从围岩岩性条件、偏压、地下水条件及再次扰动等因素对该隧道大变形机制进行了研究,结果表明,大变形为围岩塑性流动及围岩膨胀变形的综合作用。并通过对大变形原因的分析,总结了一些此种围岩情况下大变形控制施工技术,为类似围岩工程提供一定的借鉴。