岩溶隧道灾害案例统计分析研究

针对岩溶隧道施工过程中存在各种地质灾害,通过收集160个岩溶隧道的工程地质条件、灾害类型、灾害后果与灾害发生原因等内容,建立了岩溶隧道灾害案例数据库。根据案例数据的统计分析获得了岩溶隧道发生突水突泥、塌方、大变形等灾害的频次统计结果,并对发生原因进行了总结分析。分析了突水突泥灾害发生频次与地层岩性、地形地貌、岩层产状等工程地质因素以及自然环境因素与人为诱发因素与突水突泥灾害发生的统计关系,探讨了各因素的影响规律;进而建立处岩溶隧道突水突泥致灾因素的层次关系,其可为岩溶隧道施工前风险评估与施工过程中的风险管理提供指导。     

云雾山隧道岩溶灾害综合预防技术及其应用

岩溶地区地质条件复杂,在隧道施工过程中易发生涌水、涌泥、塌方等灾害。针对地质勘探、监控量测、超前地质预报、超前钻探、地下水监测等单项技术在岩溶灾害风险预测方面的不足,根据溶洞与开挖面的位置关系、补给水源、岩溶发育程度及规模、埋深、围岩级别这5个主要的致灾因子,提出岩溶隧道灾害风险预测模型。对5个致灾因素监测结果进行分析,得出灾害风险等级,并据此提出防灾预案和拟定工程措施,以提高岩溶隧道施工安全性。     

隧道突水突泥致灾构造及其多尺度精细观测技术

隧道突水突泥致灾构造作为灾害发生的控制因素,具有复杂的多尺度特性,而深长隧道山高洞长、传统野外地质踏勘面临艰难险阻且不能满足精度要求。通过百余例隧道突水突泥案例的统计分析与现场调研,识别概化了2类5种隧道突水突泥致灾构造,即富水夹泥断裂带（富水断裂破碎带及夹泥断裂带）与充水充泥岩溶体（深部充水岩溶、表层裂隙岩溶带及充填岩溶洞穴）,总结分析了不同突水突泥致灾构造的典型地质特征,提出了不同突水突泥致灾构造的判别理论方法。其中,气候湿热的碳酸盐岩地区表层裂隙岩溶带也可能诱发隧道突水突泥灾害。针对突水突泥致灾构造的复杂和多尺度特性,从大尺度到小尺度整体剖分地质结构,结合无人机高空航测、数字摄影测量、钻孔电视等先进技术手段,探索了隧道突水突泥致灾构造的多尺度精细观测技术,提出了一套空中（Air）-地表（Outcrop）-孔中（Borehole）-隧道（Tunnel）的地质行迹与致灾构造观测方法（AOBT）,并在多个隧道工程中进行应用。结果表明：空-地-孔-隧（AOBT）地质行迹与致灾构造观测技术可实现不同尺度结构面的高精度、快速测取,改进了传统地质调查方式。研究成果可为隧道突水突泥灾害防控提供参考。     

地下水对边坡稳定性影响之评估与对策——以南回铁路沿线边坡为例

台湾位于欧亚板块与菲律宾海板块交界带,岩体破碎且地下水丰沛,暴雨期间易肇生坡地灾害。台湾南回铁路沿线多处隧道边坡具有浅岩覆与常渗水的现象,若坡地发生失稳将严重影响铁路营运安全。采用区域地下水经营观念,以水文地质模式分析、评估降雨和地下水对边坡稳定性的短期与长期影响,并透过情境模拟方式评估各种排水配置对隧道边坡稳定性的提升程度,并研拟优化的工程方案以降低致灾风险。     

长大隧道路段交通流车流模式构建

针对高速公路长大隧道路段的特殊交通环境,通过对西汉高速公路隧道特性调查,分析高速公路长大隧道路段车速的分布状况,以此将高速公路长大隧道路段划分成4个区段,在此基础上,探讨了高速公路长大隧道随着车速变化所引起的交通流变化特性,并建立高速公路长大隧道四区段车流运行状态模型.     

隧道施工灾病害动态反馈预测分析

由于受地质条件及人为因素等影响,隧道在施工过程中易发生各种各样的灾病害。而通过施工中的监控量测和预测分析,针对监测数据的动态反馈和预测情况及时采取措施,这样就能有效地对出现的隧道病害加以控制并对灾害进行预测。从而大大降低隧道施工中的风险,保证隧道施工安全。     

地震灾害下公路运输系统防救灾关键技术研究

公路运输系统是交通运输系统的重要组成部分,因地震灾害而导致的公路运输系统破坏,必然会影响救援工作的迅速开展.首先分析了地震灾害下公路运输系统破坏及修复的特点,针对公路运输系统所独有的特点建立灾前、灾时和灾后三阶段防救灾系统实施框架;并对地震灾害防救灾过程中,关键交通设施和基本路段的结构性和功能性灾害损坏程度评估等技术进行分析,建立灾时公路设施修复优先度评估指标集,提出灾前、灾时和灾后公路运输系统防救灾目标和策略.     

公路水毁路段灾害评估方法研究

为解决山区公路水毁路段灾害快速评估难题,以甘肃省南部片区公路水毁为工程背景,通过查阅公路相关规范、标准、已有工程实例,制定了路基路面、桥梁、隧道水毁工点定性描述、定量描述标准;结合其经济损失,拟定了单个工点水毁评价分析模型;并在单个水毁工点评估基础上,针对水毁公路等级、水毁密度、灾害类别,拟定了相关系数,初步提出路段评价分析模型,通过大量水毁路段数据,不断测算、修正、优化模型,提出了更为实用的路段评价分析模型,并将该模型应用于已发生的典型工程案例。分析结果表明:该水毁路段灾害评估方法简单易行、可操作性强,可为公路应急抢险和恢复重建提供决策依据,可供类似公路路段水毁评估参考。     

高陡倾岩溶裂隙构造中隧道突水突泥机理及防控方法研究

依托重庆石柱至黔江高速公路七曜山隧道工程,结合施工过程中的突水突泥灾害统计,阐述高陡倾岩溶裂隙构造中隧道突水突泥的发生机理及有效防控措施,对其致灾构造形态、突泥物源、灾变机制、防控措施等内容进行研究。研究结果表明:高陡倾充填型岩溶裂隙是一种致灾性极强的突水突泥致灾构造;七曜山隧道突水突泥的主因是动态河水流入落水洞,通过水体运移网络流向掌子面并形成高水压;通过对七曜山隧道裂隙封堵、排水泄压、泄水洞等措施来处治涌水突泥灾害,新建泄水洞有效保证了隧道安全。     

隧道工程技术之发展与应用

针对台湾近10年来之重大山岳隧道工程进行概述,并分析近期隧道工程所面临之挑战,继而就所衍生之相关课题及相关隧道技术发展进行探讨,最后展望台湾未来隧道工程之发展趋势。     

公路隧道内油罐车火灾境况探讨

透过历年灾例及国际性文献可知,隧道内若发生油罐车火灾,10 min内即能成长至200 MW之境况,对于人命安全、隧道结构等是莫大威胁。因此隧道允许油罐车行驶,其相关防救灾机制之建立与执行将是一急迫且严肃的课题。但相较于一般车种,目前世界各国对于油罐车于公路隧道可能产生之危害分析则还在研究、探索中,对于油罐车之消防抢救作业研究亦较缺乏。因此,本研究将汇整油罐车火灾境况之国际性研究文献,并以台湾既存之观音山隧道为蓝本,透过FDS仿真探究其油罐车火灾境况,以及实地勘访,对其隧道救援能量作一审视。期能提出油罐车火灾之境况发展及危害因子,及消防救援及应变单位于面对短时间内可能达200 MW之隧道灾害境况时,其能展开之有效灾害应变及抢救行动。     

系统思考于长隧道防灾之研究

长公路隧道空间潜藏之危险可能造成重大灾害之伤亡及交通运输路网系统功能失效,其空间内之安全防灾系统及防灾应变作业必需经过严谨的考量,以因应其空间之复杂及防灾功能性要求,故于灾害管理信息整合及应用上也更趋重要。救灾工作系与时间在赛跑,对于时间延迟的影响,是整体防灾目标达成之关键因素;然救灾仅以灾害后果之情境来模拟,恐无法展现各系统因果关联与灾害信息滞延之后遗症影响,此外对于救灾工作跨组织协调、应变工作派遣、救援资源、疏散避难等面向,皆无法完整真实反应防救灾系统。有鉴于此,对于长隧道空间之防灾及安全管理应谨慎进行评估。本文系以系统思考为出发点,考量长公路隧道具有空间复杂、跨领域防灾知识及科技研究限制等特性,针对系统内具时间延迟特性进行灾害冲击探讨,藉由各子系统之因果关系,探究灾害防治问题与灾措施,最后结合长隧道空间灾害信息,尝试以系统性结构建立定性分析模型,希冀本文研究内容可强化灾害防治工作与救援策略,并避免灾害带来的后遗症累积,而所提出之灾害管理之系统思考,将有助于未来系统建立动力模式与进行风险管理之基础建立。     

高速公路隧道运营安全分析及动态预警系统

以湖南多条高速公路隧道路段调研资料为基础,通过分析不同事件对隧道路段运营安全的影响,建立了针对隧道内不同事件的综合交通管制对策库。并从系统功能、设备布设及系统流程等方面,建立了高速公路隧道路段动态监测预警系统。该系统由信息采集、信息处理、信息发布3大模块以及信息传输设备组成,可实现隧道路段运营状况监控,紧急状况预警,从而确保行车安全。     

盾构隧道结构韧性设计方法研究

盾构隧道主体结构通常采用装配式管片衬砌，在面临灾害作用时其力学行为复杂，易受灾害影响且修复困难，亟需进行韧性设计以提升其应灾能力。鉴于此，针对盾构隧道结构特征和灾害特点，提出了盾构隧道结构韧性设计的理念，综合考虑盾构隧道结构韧性设防类别、工作状态、灾害损失、经济损失和修复难易程度等因素，提出了盾构隧道结构韧性设计的设防目标，明确了其韧性极限状态；在此基础上，从结构冗余性、鲁棒性、可恢复性、经济性4个方面建立了盾构隧道结构韧性设计指标体系，并考虑承载能力和正常使用极限状态，从“强度”、“变形”和“裂缝控制”3个角度细化了盾构隧道结构的冗余性、鲁棒性指标，提出了相应的控制方程，构建了韧性设计功能函数和基于可靠性的分项系数校准流程，建立了“设计+评价”的盾构隧道结构韧性设计方法，可为隧道结构韧性设计与相关研究提供重要参考。     

基于透明土的隧道突泥破坏特征试验研究

为探究不同致灾介质和地下水体量条件下隧道突泥灾害的灾变机制,利用透明土材料开展了全可视化突泥室内模拟试验,并利用PFC-CFD方法开展数值模拟试验对室内试验结果进行验证。论证了透明土材料用于岩土室内试验的可行性,克服了传统突泥试验的"黑箱"问题,分析了隧道突泥灾害的破坏形态,提出了刻画灾害破坏形态的抛物线旋转体形态模型;研究了介质内部位移场演化规律;发现了突泥扰动区,探究灾害真实影响区域的变化规律,最终从灾害的破坏形态、演化过程和影响区域等破坏特征角度揭示了隧道突泥灾害的灾变机制。研究结果表明：突泥灾害的破坏形态呈明显的抛物线旋转体状,且致灾介质和地下水的体量对灾害破坏形态的形态类型无影响。除因介质涌出形成直接破坏区外,突泥灾害还导致未突出介质中形成扰动区,破坏区和扰动区联合构成了灾害真实影响区;破坏区和扰动区均随致灾介质和地下水体量的增加呈扩展趋势,但破坏区范围受致灾介质体量影响显著,而扰动区范围则受地下水体量影响显著;突泥灾害演化过程分为介质启动运移、临空面形成、介质整体迁移和灾害渐停4个阶段,灾害过程中突泥量依次呈现启动、加速、缓慢和稳定的时变特征,突泥口应力呈现急剧上升、持续波动、缓慢下降的演化特征。     

公路地质灾害的灾前识别方法研究

为了减轻地质灾害对公路交通的危害,灾害的超前识别显得尤为重要。通过总结分析已有研究成果,提出了公路地质灾害灾前识别的目的和原则;运用现场调查和理论分析方法,从孕灾环境、灾变迹象、设计施工影响等方面,研究了崩塌、滑坡类公路地质灾害的易发路段及其识别方法,提出了识别判据(其中崩塌灾害的识别判据8条,滑坡类灾害识别判据9条),使潜在崩塌、滑坡地质灾害的识别成为可能,可以为公路地质灾害的预防和治理提供参考,使公路地质灾害治理更加主动和超前。通过工程实例应用,表明该文的灾前识别方法具有较好的可操作性和实用性。     

卵砾石层潜盾隧道变形抑制措施及施工与监测回馈——以机场捷运CU02A标工程为例

台湾目前机场捷运、台电输配电地下管道、科学园区地下污水管道等多项工程采用卵砾石层潜盾隧道,惟既有文献显示,土层潜盾隧道钻掘引致地盘行为已多所研究,台北捷运已发展隧道钻掘引致地表沉陷槽预估公式,而卵砾石层潜盾隧道之相关研究较少。基于卵砾石层潜盾隧道在建工程及未来应用日渐增多,显示其研究之重要性。以机场捷运计画桃园国际机场路段CU02A标工程为例,以其潜盾隧道遭遇卵砾石层及已穿越路段之防护及变形抑制措施,包含一般路段之背填灌浆及预铸环片,以及高风险区段(如穿越滑行道等)之机上灌浆、加强背填灌浆、二次灌浆及预铸环片等,藉由施工一般监测及自动化监测结果,分别探讨一般及高风险区段隧道钻掘对地盘变形行为影响,并经由其结果之交叉比对,探讨变形抑制措施效果,以期回馈潜盾设计施工参考。最后,亦藉由既有施工与监测资料,尝试印证设计阶段之设计考量,阐述设计理念与施工实务之结合与回馈。     

三维落石模拟于明隧道载重问题之应用

台湾山区落石灾害层出不穷,每逢地震事件或台风豪雨季节常引致山区落石灾害,而落石灾害程度因量体差异而有所区别,尤以大量岩块同时运动堆积所导致山区明隧道工程破坏最为严重,诸如中横沿线大规模落石导致明隧道破坏之灾害事件.回顾当前研究,前人多以集块质量法、二维分离元素法进行落石运动轨迹之模拟,并依据能量大小决定危险等级作为落石危害区划定之依据,却往往忽略了落石群同时运动产生交互作用,甚至二维与三维堆积分布差异,造成最终落石危害范围之影响.有鉴于此,本研究主要着重于落石群堆积模拟于探讨明隧道顶部载重之影响,应用小型室内物理模型配合分离元素法之颗粒力学仿真,针对不同量体岩块条件下进行其岩坡落石群堆积之力学行为模拟.藉此将相关力学模拟方法应用于实际落石灾害区,以期成为当前明隧道载重设计、相关技术规范及后续研究之参考依据.     

陕西省干线公路雪灾风险评价

针对陕西省干线公路雪灾频发的现实,基于风险理论开展了陕西省干线公路雪灾危险性、承灾体易损性和风险评价。选取年平均积雪深度≥1 cm日数为空间危险性评价指标,从空间和时间维度进行了陕西省干线公路雪灾危险性评价。选取区域路网密度为承灾体易损性评价指标进行了承灾体易损性评价。通过引入风险度指数建立了风险评价模型,完成了陕西省干线公路雪灾风险评价,明确了陕西省干线公路雪灾风险等级。研究结果显示:陕西省干线公路雪灾风险度指数的区域分异特征十分明显,榆林北部、渭南东部及汉中大部分地区风险较低,延安、安康及商洛大部分地区次之,秦岭山区及咸阳西北部地区最高;陕西省干线公路雪灾风险分为低风险、中等风险、较高风险、高风险和极高风险5级,高风险和极高风险区主要集中于秦岭山区和咸阳西北部地区,分别占陕西省总面积的10.74%和9.42%,计算结果与陕西省已发干线公路雪灾状况一致;G108,G210,G211,G310,G312和S101,S107,S209,S304,S306等干线公路均有部分路段位于高风险区或极高风险区内,这些路段应加强日常养护、物资和装备储备以及编制灾害应急预案,一旦发生灾害,应保证抢险救灾人员和物资装备迅速到达灾害现场开展工作,以降低灾害风险,减轻灾害损失。     

浅埋大跨黄土隧道地表裂缝成因及其治理

铁路黄土双线隧道由于其埋深浅、工程地质条件复杂,隧道施工时易出现地表开裂、大变形等施工灾害.该文结合陕西省西宝客运专线小村隧道工程实际,采用现场调查、理论分析和数值模拟等手段对小村隧道地表裂缝的形成原因进行了探讨,并针对该施工灾害的特点,提出了相应的治理措施和建议,可为类似工程的建设提供参考.