关角隧道富水区注浆圈合理控制参数研究

关角隧道为青藏铁路西(西宁)格(格尔木)二线控制工程。为了更好地解决关角隧道富水区防排水问题,以关角隧道水文地质为工程背景,采用有限元方法建立地下水注浆控制排放模型,对三叠系砂岩富水段进行模拟分析。分别分析了注浆止水圈渗透系数与厚度、节点流量的变化关系,得知富水区隧道注浆圈的控制参数具有其经济适用范围,并不是越大越好或越小越好;根据流量的变化过程验证了隧址区地下水位的变化情况;最后得出对于富水区隧道修建,取注浆圈厚度为3 m,渗透系数控制在2.1×10-3m/d较为经济合理。研究成果对富水区隧道控制地下水排放、减轻对环境水资源的破坏具有一定的借鉴作用和指导意义。     

岩溶富水隧道Ⅴ级围岩段涌水及注浆加固圈研究

吉庆隧道是龙琅(涟源市龙塘镇—新化县琅塘镇)高速公路上的富水岩溶隧道,准确预测隧道涌水量对于采取合理的防排水措施及开挖方法十分重要。文中对该隧道中富水的Ⅴ级围岩段涌水量进行分析和预测,根据涌水量大小、围岩承载能力等确定注浆加固圈厚度,为隧道防排水设计、围岩注浆加固及施工提供技术支持。     

高盖山隧道高压富水区超前帷幕注浆设计

针对向莆铁路高盖山隧道掌子面的突水突泥情况,采用挡碴墙对掌子面堆积体进行加固,并在堆积体上设计三级止浆墙,采用在上半断面钻孔辐射至洞身全断面的帷幕注浆方案进行加固。设计了超前帷幕注浆孔位置及轮廓线,并确定注浆长度为30 m,扩散半径为5 m,注浆压力4~6 MPa,针对开挖后可能的渗水情况提出了径向补强注浆设计方案,注浆效果及注浆质量符合设计要求。     

青坪隧道涌水量及注浆加固圈研究分析

在岩溶区修建隧道的过程中,经常碰到涌水现象,影响隧道的施工。本文用FLAC3D数值计算软件来预测青坪隧道涌水量、研究最小注浆圈的厚度等,希望对隧道的设计和施工有一定的指导意义。     

地震波反射法在隧道岩溶富水区的预报研究

介绍了地震波反射法(TSP)的技术原理、工作方法及数据处理;将该方法用于某隧道工程岩溶富水区的地质预报,结果表明该技术测试距离远、测试效果好,能立体直观地反映前方异常体大小、规模和特性。     

浅析深埋富水地区隧道渗漏水病害注浆整治

目前国内很多运营隧道面临病害问题,其中隧道内部发生渗漏水现象是较为高发的病害之一,尤其是很多深埋富水地区,因岩体裂隙发育,渗漏水病害的发生,使得隧道周边围岩长期受水环境浸湿,会降低围岩承载力,原始水压力场发生变化,混凝土衬砌易受压破裂,由此诱发隧道发生其他形式的病害。而且还造成隧道周围水系的破坏,影响原有生态平衡,造成环境灾害。针对深埋隧道,岩体裂隙发育,通过流固耦合对渗流场进行分析,采用 ANSYS 软件提供的热传导分析部分的有限元方法来求解渗流问题,再对比解析解及现场监控资料为深埋隧道漏水病害注浆堵水设计提供参考。     

岩溶富水区铁路隧道加厚底板结构施工力学行为研究

为研究岩溶富水区加厚底板+隧底大水沟的新型衬砌结构在开挖过程中的力学行为,利用大型商业有限元软件对中心水沟的开挖工况进行分析计算。结果表明： 1）拱脚以上设置初期支护但底板不封闭时,中心管沟距离掌子面下台阶15 m情况下, Ⅳa型衬砌段和Ⅴa型衬砌段开挖过程中隧道混凝土接近正常使用极限状态,隧道收敛及沉降值均在规范允许范围内,但隧道基底隆起量及塑性区较大; 2）中心管沟每循环开挖长度对隧道变形、基底隆起量及塑性区分布影响较小,隧道封闭时间滞后是主要影响因素; 3）中心水沟与掌子面下台阶距离最大取15 m, 2种衬砌段中心水沟每循环开挖长度取5 m; 4）Ⅴa型衬砌段采用临时支撑约束拱脚水平变形或者对隧底地基进行锚索+注浆加固。     

超前预注浆技术在高压富水岩溶隧道中的优化应用

为避免在高压富水岩溶隧道施工过程中发生突水突泥,改善施工环境,加快施工进度,依托我国沿海地区某岩溶隧道,分析原全断面超前注浆加固方案在施工中存在的问题,从开孔设计、注浆材料、注浆参数等方面对原方案进行优化,提出并应用基于上半断面开孔的外堵内固精细化超前注浆技术,结果表明： 1）上半断面开孔方式能避免反复拆装钻孔工作台架,可节约工期4天/循环; 2）基于“一孔多用”和“边注浆边检查”两大原则,后序检查孔可及时检查前序注浆效果,在满足设计要求的前提下,可实现快速开挖; 3）采用硫铝酸盐单液浆,既能确保堵水效果,又能实现快速开挖。通过现场应用,每个注浆循环加快工期61.11%,每延米节约注浆材料47.79%。     

注浆圈对高水位山岭隧道衬砌的结构影响分析

为了探究高水位山岭隧道建设中地下水渗流对隧道衬砌的结构影响,运用有限元计算软件MIDAS GTS NX对某隧道工程进行建模计算,分析了不同注浆圈厚度(0m,3m,6m,9m)和注浆圈渗透系数(2.5×10-8 m/s,2.5×10-7 m/s,2.5×10-6 m/s,2.5×10-5 m/s)对衬砌结构竖向位移、大主应力和隧道涌水量的影响规律.结果 表明:注浆圈厚度的增加,可以减小衬砌结构的大主应力、竖向位移和隧道涌水量,不过减小幅度在厚度大于3m之后有明显的降低;随着注浆圈渗透系数的降低,衬砌结构的竖向位移和隧道涌水量都呈现出先急后缓的减小趋势,衬砌结构的大主应力与注浆圈渗透系数大致呈正相关关系.     

富水区城市道路隧道防排水体系设计与施工

富水区城市道路隧道建设的主要问题是确定适宜的防排水体系。以深圳市东部过境高速公路连接线工程为依托,通过分析工程水文地质条件,提出具有针对性的防排水设计施工措施。对于富水区城市道路隧道而言,通过设置止水帷幕、采取围岩注浆等措施可改善围岩性能,结合喷射混凝土、二衬、施工缝等防水措施,建立隧道分区综合防排水体系,以确保隧道施工及运营期的安全与稳定。     

象山隧道岩溶段注浆技术优化研究

为了快速通过象山隧道岩溶段,贯通全隧,通过引进专业化注浆队伍,优化注浆技术,提高注浆效果,保证安全快速开挖。对原注浆方案,注浆工艺、注浆效果评定标准优化和研究,提出象山隧道岩溶段注浆施工技术,即保证了注浆效果、加快了施工进度,又节约了施工成本。通过实践应用证实优化后的施工方法具有明显的经济效益和社会效益,值得在类似工程中借鉴和推广。     

富水盾构隧道地表固结沉降及控制措施研究

依托某城市富水盾构隧道,通过数值模拟,研究地表沉降控制措施,结果表明：富水地层中地表固结沉降占比较高,计算需考虑渗流。考虑渗流下,结构受力变形有不同程度提高;隧道四周剪切塑性区增大。围岩孔压在拱腰聚集,开挖后地下水指向内空,管片注浆后,地下水沿衬砌背后向下渗流;盾尾注浆会改善盾壳受力及不均匀性。考虑渗流,管片变形及弯矩由拱顶、拱底向拱底（变形）和拱顶（弯矩）转移;增大注浆圈为较实用措施。     

冰水堆积体隧道注浆圈厚度与初期支护受力特性研究

为解决不良地质软弱围岩造成隧道失稳、软弱围岩注浆参数不确定,以及米林隧道冰水堆积体围岩注浆厚度对支护力安全性造成影响等问题,基于三维有限元FLAC3D模拟软件,建立不同注浆厚度的隧道围岩模型,得到注浆后的围岩特征曲线,通过允许变形量确定了不同注浆厚度对应的允许支护力。基于此,进一步探讨围岩不同注浆厚度下,采用上下台阶法并打设锁脚锚杆对初期支护结构的影响,并计算得到断面每个位置初期支护的安全系数。结果表明： 1）注浆圈厚度越大,基于允许变形的允许支护力越小; 且围岩条件越差,相同注浆厚度对应的允许支护力越大; 故米林隧道冰水堆积体段Ⅳ1、Ⅴ1和Ⅵ级围岩的合理注浆圈厚度建议分别取3.5、3.5、5.0 m。2）随着注浆圈厚度的增大,各级围岩各个位置对应的初期支护安全系数增大。3）初期支护安全系数一般在拱肩、拱顶和拱底较大,在拱腰和拱脚位置最小。     

富水岩溶隧道围岩软化效应分析及整治措施研究

当隧道穿越富水岩溶地层时,易诱发地表塌陷、拱顶掉块等地质灾害,文中采用室内试验方法研究富水岩溶隧道“水-岩”软化效应,探讨干燥、天然、饱和3种含水状态下围岩的强度衰减规律。结果表明,地下水软化效应是导致隧道围岩强度降低,进而诱发大变形地质灾害的主要因素。随着岩石含水量逐渐增加,围岩遇水软化后强度衰减率呈折线形分布。经现场实践证明,采用“超前预注浆+径向防渗注浆”的全帷幕注浆处治技术,可有效封堵岩溶水,达到整治富水岩溶隧道大变形灾害的目的。     

富水隧道突水处置及结构受力特性研究

依托武靖高速洞头山隧道工程,对工程中富水岩溶带引发的突水涌砂问题进行分析,提出采用洞内管棚结合径向注浆处置方案;通过流固耦合数值分析,对富水条件下衬砌结构受力特性和安全性进行研究。结果表明采用该方案能保证该地质条件下施工顺利进行,并可保证在运营时衬砌结构较高安全性,研究可为类似工程提供参考。     

高压富水岩溶隧道底鼓变形演化机制及防控对策研究

当隧道穿越高压富水岩溶地层时,易发生衬砌开裂、底鼓及渗水等灾害。为探索隧道底鼓变形演化机理,建立高压富水岩溶隧道底鼓变形控制体系,采用现场测试、室内实验、数值模拟相结合的方法,分析了贵州省德江隧道高压富水段底鼓病害成因及孕育过程。研究发现：围岩中大型隐伏溶腔通过地层中复杂的岩溶管道网络与上伏暗河水源连通,导致隧道结构承受高达2.1 MPa外水压力;隧底基岩在水岩作用下劣化严重,饱和状态下基岩抗压强度仅为27.7 MPa,且其强度随浸泡时长增加而显著降低。数值计算揭示了高水压力是诱发隧道底鼓破坏的主要因素;基岩软化对隧底变形存在一定影响,但与高水压叠加效应不明显。基于此,总结提出以“限排、泄压”为主,“主动加固”为辅的高压富水岩溶隧道底鼓防控基本思路,具体为“预留控制砼室+集水管引排+注浆加固基底围岩”的联合控制程序。实现深部溶腔岩溶水的可控排放,消解隧底水压力,辅以注浆重塑隧底基岩,从而改善隧道结构应力环境。长期监测结果表明：隧道衬砌背后水压力较处治前减少了97%,隧道结构稳固。研究结果可为类似岩溶隧道底鼓病害控制提供参考。     

强降雨作用下岩溶区公路隧道衬砌破损机制分析

为揭示岩溶条件下公路隧道雨后结构病害演化过程,依托京港澳高速大宝山隧道水害案例,通过地质勘察、地表调查与雨后水连通试验,探明水害段地质信息与水力连通特性;基于“无人机航飞+三维地质建模”联合技术,构建考虑地形地貌、隧道结构与地质信息的精细化三维仿真模型,探究强降雨后地层水位骤升时结构受力与变形响应规律。研究结果表明： 1）地层岩溶发育为雨水向下径流提供了良好的水力通道,由此引发的强降雨后地层水位抬升与结构水压骤增是导致结构压溃的直接原因; 2）地形影响下左右线隧道初始应力状态已具有差异性,随着地下水位抬升,结构外水压与内力的不对称式增长使得隧道应力差异性愈发明显; 3）至水位上升60 m时,压应力超限、安全系数过低的结构风险出现于左线高山侧边墙、拱脚处,且与现场病害特征、病害位置吻合良好,验证了模拟方法的可行性与有效性。     

地铁区间盾构法隧道穿越岩溶填充区施工力学行为计算分析

地铁盾构隧道穿越岩溶填充区受力情况复杂,为保证施工安全和管片受力合理,采用有限差分程序建立数值计算模型,通过计算分析获得盾构穿越地层的受力情况。盾构隧道穿越岩溶填充区时虽然会产生一定的地表沉降,但在安全范围之内,管片受力也是合理的。     

地铁隧道考虑流固耦合影响的微裂隙岩体注浆数值模拟研究

为研究浆液与岩体的耦合作用机制,采用有限元方法对微裂隙岩体开展单一裂隙注浆数值计算。将连续性方程作为浆液流动的控制方程,将修改后的达西定律用于描述浆液在裂隙中的运动过程。基于弹性力学理论,提出考虑流固耦合效应的微裂隙岩体注浆扩散过程计算方法,研究裂隙开度、岩体弹性模量对注浆扩散距离的影响。研究结果表明： 1）在注浆过程中,裂隙开度由注浆孔附近向浆液扩散锋面处衰减,考虑流固耦合效应时注浆压力的计算误差能够减小30%左右,注浆扩散半径的计算误差可减小15%左右; 2）在注浆设计中应充分考虑流固耦合效应对注浆扩散过程的影响。     

重庆仰头山隧道区岩溶水系统划分与系统特征研究

为了查明黔恩高速公路仰头山隧道隧址区岩溶水发育特征,在分析工程地质环境的基础上,将仰头山隧道岩溶水系统进行划分,并对各系统的含、隔水介质、水文地质结构、岩溶发育情况及排泄量等进行了研究,揭示了各岩溶水系统与隧道的关系及对隧道施工的影响。