戴云山隧道涌水量的预测和验证分析

研究目的:戴云山隧道是向莆铁路特长高风险隧道之一,正确预测隧道的涌水量对设计和施工至关重要,本文通过隧道施工期间实测涌水量与勘察期间采用多种方法估算的涌水量进行对比、分析,寻找一种以陡倾角构造裂隙水为主的块状硬质岩体长大深埋隧道的涌水量预测方法。研究结论:(1)戴云山隧道采用的地下水动力学法中的陡倾斜含水层潜水非完整井涌水量公式预测的正常涌水量与施工期间的正常涌水量吻合较好,预测精度为98.6%,洞内各出水点的最大涌水量之和与预测的最大涌水量比值为1.61;(2)实测最大涌水量偏大的原因是初期发生最大涌水时的水源主要来自裂隙、孔隙等的静态水;(3)涌水点的实际分布位置与勘察报告的预测差异较大,今后应重视压扭性断裂附近的次级断层、羽状张性裂隙形成的高压裂隙水;(4)本研究成果可供铁路、公路、水电等行业以陡倾角构造裂隙水为主的块状硬质岩体长大深埋隧道工程勘察借鉴或参考。     

浅谈北天山越岭隧道水文地质工作中的体会

研究目的:本文根据作者在北天山越岭隧道的工作经历,对北天山越岭隧道调绘和勘察全过程进行了总结,并阐述了自己的亲身体会,对工作中出现的一些问题提出了自己的一些看法。研究方法:在越岭隧道的勘察过程中,广泛采用了先进有效的技术手段,以遥感技术指导地面的调绘工作,通过综合物探,配合适量的钻探验证,以查明隧道通过区的地质及水文地质条件,通过钻孔内的地应力测试及综合水文测井,并取得相应的地质及水文地质参数;通过对泉水流量的测定,为隧道涌水量的预测提供了依据,并通过取样进行化学分析及氚分析,查明了地下水的补、径、排关系;通过水文地质计算,预测隧道的涌水量。研究结果:经过综合勘察,查明了隧道通过区的地层岩性、地质构造及地层的富水情况,取得了相应的水文地质参数,为隧道的设计及施工提供了依据。研究结论:通过对北天山越岭隧道的勘察,进一步认识了多种技术手段相结合的必要性,也充分意识到了水文地质工作在深埋长大隧道勘察中的重要性。但同时在工作中也发现了一些问题,通过经验总结提高了认识。     

岩溶隧道涌水影响因素、预测方法及危害分析

研究目的:隧道涌水量预测计算方法众多,计算成果与实际涌水都有较大的差距,尤其是非均质的岩溶隧道,因此有必要仔细分析其影响因素,选取合理的预测方法,提高预测精度,降低其危害.研究结论:(1)隧道涌水量预测的影响因素较多,可大体归纳为客观因素、人类活动因素及时空因素这三种;(2)岩溶隧道由于其独特的地下水特征,与非可溶岩隧道的区别很大;(3)非可溶岩隧道的涌水量预测,一般按层流理论的地下水动力学法计算,可溶岩地层隧道涌水量预测不能采用层流理论,应根据其边界条件有针对性地选取预测方法;(4)由于岩溶隧道涌水地质灾害的的危害极大,呼吁建设、设计、施工等单位应从实际出发,转换观念,坚持可持续发展战略,尽量降低工程建设对于自然环境的影响.     

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。     

向莆铁路长大隧道群地温预测和测试分析

研究目的:向莆铁路戴云山脉越岭隧道群中4座长大深埋隧道在施工期间均出现高地温灾害,本文欲寻找一种深埋隧道洞身原始地温的测试方法,通过深埋隧道洞身的实测地温与勘察期间采用综合测井预测的地温进行对比、分析,验证长大深埋隧道高地温危害预测的准确性。研究结论:通过研究,得出以下结论:(1)通过在深埋洞室内钻水平深孔、埋设测温探头和注浆封堵,并通过长期观测和数据分析,才能获得真正的原始地温数据;(2)勘察期间预测的最高地温和高地温范围与施工期间的实测值相比偏小;(3)在预可、工可阶段,福建地区深埋洞室可按地温梯度3~4℃/100 m预测,初设、施工图阶段,宜在综合测井的地温梯度基础上提高1.5~2.0℃/100 m;(4)本研究成果可供华东地区其他铁路、公路等深埋洞室工程借鉴和参考,进而提高勘察期间地温预测的精度。     

铁路岩溶隧道涌水量预测常用方法的比较

采用目前铁路工程岩溶隧道中常用涌水量预测方法对成贵铁路的两座岩溶隧道涌水量进行了预测,通过对预测结果进行比较,不同方法预测出的结果差异较大。从预测方法的原理、使用条件和范围、计算参数取值方面分析了产生这种差异的原因。分析结果表明:简易水均衡法较适用于岩溶隧道涌水量预测,地下水动力学法在岩溶隧道中的应用具有一定的局限性。结合实际工程经验对降水入渗法提出了几点建议。     

某铁路隧道涌水量计算

在隧道工程设计和施工之前，有必要对隧道涌水量进行准确的计算，从而提供相应的设计参数。本文即是要对处于复杂地质情况下的某隧道的涌水量进行计算，探讨这类隧道涌水量的计算方法，并提出相应的工程建议。     

南太行隧道区域泉域特征及隧道水文分析

研究目的:太原至焦作城际铁路于晋豫省界以南太行隧道越岭,区内奥陶系、寒武系碳酸盐岩建造发育,岩溶地下水条件复杂。为研究南太行隧道水文地质特征,准确预测隧道施工水文条件,本文主要分析区内三姑泉域、延河泉域及其他散泉泉域的地貌特征、构造联系、岩性特点、泉域水位及补给、径流、排泄条件等。研究结论:(1)三姑泉域、延河泉域及其他散泉泉域的水文条件与隧址地貌特点、地层岩性条件相似,泉域水文对隧道建设有一定影响;(2)隧道修建虽不受地表径流影响,但区内地下水储量相对较大,隧道修建切断了地下水渗流通道,导致部分段落涌水量预计较大,需采取堵排结合的措施,避免引起环境水文问题;(3)该研究结论对隧道工程施工、区域水文研究有一定的参考价值。     

铁路隧道底鼓段围岩蠕变参数反演方法研究

研究目的:某铁路隧道底部粉砂质泥岩蠕变导致仰拱结构持续底鼓,致使列车降速行驶,对铁路运行造成安全隐患。为较准确获取仰拱底鼓区粉砂质泥岩的蠕变参数,本文基于某隧道仰拱5年多的底鼓变形实际监测数据,建立室内岩石剪切蠕变试验与深度学习(GRNN)相融合的岩体蠕变参数确定方法,并对隧道仰拱蠕变变形进行长期预测。研究结论:(1)铁路隧道底鼓段粉砂质泥岩具有明显蠕变特性,该特性对隧道仰拱持续底鼓变形影响较大;(2)提出了基于深度学习的隧道底鼓段围岩蠕变参数反演方法,该方法结合底鼓段长期监测变形数据,能够有效获取隧底岩体蠕变参数,解决隧道围岩蠕变参数难以确定的难题;(3)反演得到的隧底岩体蠕变参数相应的底鼓变形值与实测值拟合度较高,验证了该方法的合理性;(4)本研究成果可为隧道围岩蠕变参数确定、仰拱蠕变变形预测和底鼓治理提供理论依据。     

水底隧道复合式衬砌水压力影响因素分析

富水量较大的水底隧道,隧道防排水系统对于控制隧道涌水量和衬砌外水压力十分重要。采用数值计算方法,研究固定水头下水底隧道不同注浆参数、衬砌渗透系数及隧道控制排水量对衬砌水荷载的影响,并与轴对称解析解结果进行对比验证。研究结论:(1)渗透系数增加和注浆圈厚度减小都致使衬砌外水压力的增加;(2)初衬渗透性的变化对初衬外水压力的影响十分显著;(3)数值解与解析解的结果相差不大,非圆形隧道截面可利用等效半径求解衬砌外水压力和隧道涌水量的解析解,并用于隧道防排水的初步设计;(4)隧道注浆圈参数和初衬渗透系数一定时,增大控制排水量有利于减小二衬背后外水压力。     

京张高铁正盘台隧道强涌水段单次开挖瞬时涌水量预测

当前,隧道涌水量计算的研究方向多为总体涌水量或分段涌水量的预测,在顺坡排水段或涌水量不大的隧道中,不会遇到太大的问题。在强富水的反坡排水段,瞬时涌水量可能很大,有时远超隧道施工时的剩余抽排水能力,容易导致淹井,严重影响隧道施工安全,造成工期延误。因此,对于采用反坡排水的强涌水段,必须进行单次开挖瞬时涌水量的计算和淹井评估,以确保施工安全。结合崇礼铁路正盘台隧道工程实践,采用多种方法对隧道强涌水段的单次开挖瞬时涌水量进行预测,并根据预测结果确定采用带水作业的开挖长度,节省了工期,确保了奥运隧道工程按时顺利开通。     

海底隧道预注浆加固效果检查与评价

以青岛胶州湾海底隧道断层F4-4第一循环预注浆为背景,针对海底不良地质段隧道预注浆效果进行研究。为了合理地检查及评价海底隧道预注浆效果,首先采用公式法和数值法对断层F4-4处的3个断面进行隧道开挖涌水量计算;然后通过布置注浆检验孔,对涌水量进行实地测量;最后,分别将无注浆情况下和注浆情况下用公式法、数值法计算涌水量和实测涌水量进行比较。得出:(1)剖面1和剖面3用公式法的计算结果大于数值法的计算结果,剖面2相反;(2)随着注浆圈厚度的增加隧道开挖涌水量减小,当注浆圈厚度大于5 m后,涌水量的变化趋于平缓;(3)在相同注浆圈厚度的情况下,随着注浆圈渗透系数的减小,隧道开挖涌水量也相应的减小,当注浆圈渗透系数小于一定值时,隧道开挖涌水量的减少并不明显;(4)在断层F4-4开始阶段,用3种方法所得涌水量值相近,同时说明本循环注浆达到设计预期目标。     

山岭隧道水文地质钻孔测试

介绍了山岭隧道水文地质钻孔测试工作和水文地质参数的计算方法,通过建立地下水模型,预测隧道涌水量,用实例说明水文地质钻孔测试在隧道工程中的重要性.     

物探技术在越岭隧道选线中所发挥的作用

研究目的:铁路越岭段工程艰巨,且直接影响线路走向、工程投资和施工安全等重大问题,往往有多个方案进行比选。越岭段线路高程大、隧道埋深大、地形地质条件复杂,仅靠大面积区域地质调绘和钻探等地质手段很难查清方案地质问题。如何科学地、合理地发挥物探技术在铁路越岭隧道选线中的作用是我们铁路勘探者一直在思考的问题,本文以集通线越岭段勘探为例,研究物探技术在铁路隧道选线所发挥的作用。研究结论:物探技术能够查明隧道断层等不良地质构造、岩性分界、地下水发育情况,为隧道围岩分级提供依据;科学指导钻孔布设并大量减少钻探数量;大大地降低勘测成本,缩短勘测周期,提高勘测质量。物探技术在铁路越岭隧道选线中作用凸显。     

基于OWGA算子的隧道变形最优组合预测

研究目的:根据隧道变形数据预测隧道的变形发展情况,结合具体工程实践,采用最新非线性预测理论,在文献综述的基础上,结合对数灰关联度与OWGA算子,把预测值和观测值的对数序列之间的灰关联度设定为目标函数,有序加权集成做为诱导变量值的预测精度,提出一种新最优隧道变形预测模型。采用MATLAB编程分别实现灰色预测、指数平滑预测、自回归移动平均预测,并利用基于对数灰关联度的有序加权几何平均组合预测模型,在对数灰关联度最大的意义下求出组合模型的最优权重,通过隧道变形预测的实例分析,说明新模型的有效性和合理性。研究结论:(1)基于OWGA算子的隧道变形预测,在预测误差平方和、均方误差、平均绝对误差、平均绝对百分比误差、均方百分比误差等预测有效性精度指标下,比灰色预测,平滑预测,ARMA预测等预测方法的预测精度都高,误差最小;(2)通过工程实例检验,该预测方法的预测结果不但合理、有效,而且是优性预测;(3)本研究成果可应用于隧道安全监测和变形预测领域。     

瓦斯突出隧道防突安全岩盘厚度计算方法研究

研究目的:在煤与瓦斯突出危险地段进行隧道施工时,安全风险极高,其安全岩盘的设置方法业已成为规避施工风险和提高施工工效的一大关键技术问题。而目前瓦斯突出工区防突安全岩盘的留置多依赖于经验,存在较大的随意性,急需运用岩土理论并结合施工实践予以进一步研究和完善。研究结论:(1)本文借鉴类似工点的岩土理论分析、数值模拟研究成果,结合所收集的已有瓦斯突出隧道的防突实践总结,选择瓦斯压力和工程地质条件作为代表性基础研究指标,提出了防突安全岩盘最小厚度的简便计算办法;(2)利用多个典型工程实例,对比验证了计算方法的可行性;(3)该研究成果将对保障瓦斯隧道突出危险区的施工安全和提高隧道施工进度发挥直接指导作用,可为瓦斯突出地段安全岩盘的科学设置提供重要参考。     

不同地质边界条件岩溶隧道涌水量预测及展望

研究目的：我国目前岩溶隧道涌水量有许多计算方法。虽然方法众多，但对隧道设计要求的正常涌水量及最大涌水量还不能完全满足，仍存在较大误差，有必要深入研究，寻求新的途径。研究方法：根据浅埋岩溶长隧道一南岭隧道涌水量及地表泉的长期观测资料，利用反演推导得出新的方法。研究结果：通过研究得出大泉流量预测法、隧道涌水曲线反演分析法（新均衡法），同时根据长期观测资料得出隧道影响半径（集水范围）、枯水期涌水量、枯水期单位长度富水量、降雨入渗系数等重要水文地质参数及不同季节隧道涌水量比值。研究结论：建议在水文地质参数和涌水量取值方面，转变设计、施工观念；岩溶隧道的修建应贯彻科学发展观进行全面评估。     

隧道施工进度及成本动态预测与控制研究

研究目的:隧道地质及施工的随机、模糊、不确定性,导致在施工过程中实际施工进度及成本动态可变,加大其控制难度。如何综合其影响因素动态预测与控制隧道施工进度及成本仍需进一步研究。研究结论:(1)以隧道正洞里程为主轴线,选取各围岩级别下的月进尺及对应单延米成本、围岩级别变更概率、各风险事故统计参数(不同风险等级下的发生概率、处理时间及成本)等为随机变量,蒙特卡洛模拟构建隧道施工进度及成本的函数关系模型;(2)在此基础上,建立隧道动态控制评价指标及评价标准,为工程管理人员全面、及时掌握实际施工状态,快速、准确调整隧道施工进度及成本计划,提供一种更科学的决策手段;(3)通过对某双线隧道进行实证研究,验证该模型的实用性与可行性,其理论方法可供同类工程借鉴。关键词:蒙特卡洛模拟;进度;成本;动态预测;动态控制     

深长隧道涌水量预测影响因素评价分析

隧道涌水不但与施工条件和隧道特征有关,而且受到水文地质条件的影响,对影响隧道涌水的主要因素的遴选和分析是准确进行隧道涌水量预测的前提。对我国深长隧道地质与水文地质条件进行详细分析,采用层次分析法建立深长隧道涌水量影响因素评价模型,定量确定了各因素的权重。研究结果表明:地层岩性、岩层富水性、地下水类型、地质构造、地形地貌和年均降水量是影响深长隧道涌水量的关键因素。本文分析结果为深长隧道涌水量预测分析提供了科学依据。