穿越花岗岩蚀变带隧道的工程地质特征及突涌机理分析

埋深175 m的灯火寨隧道发生多次大规模的突泥、涌水事故。区域地质调查发现灯火寨隧道的突涌灾害发生在晶洞花岗岩与凝灰岩的接触带,在接触带附近两者均发生大规模蚀变。岩相学的试验揭示逐渐靠近接触带晶洞花岗岩依次发育钠长石化、绢云母化和高岭土化蚀变;凝灰岩依次发育硅化和蒙脱石化蚀变。孔隙度、饱和含水量和单轴抗压强度等试验揭示蚀变导致岩体的物理力学性能显著劣化(硅化凝灰岩除外)。尤其是接触带中心发育的带状高岭土化粘土和蒙脱石化粘土。水理试验揭示蚀变粘土的呈现高膨胀性、易崩解、易泥化等不良工程性质。正是由于深埋、带状蚀变粘土的存在,隧道的开挖扰动、应力重分布和地下水排泄等耦合作用才触发多次大规模泥石流状的突涌和通达地表的坍陷。     

武广客专某隧道涌水突泥成因及整治措施研究

武广客运专线某隧道出口工区开挖至DK2081+097时,遇一张性断层,发生较大规模的涌水突泥灾害。分析认为该隧道穿越的张性断裂中充填较多的断层角砾、砂、黏性土等,为地下水良好的贮藏及运移通道,隧道开挖后即形成集水廊道,破坏了原有的地下水平衡系统,从而引起大量地下水携带沉积于张性断裂中的粉细砂、黏性土、粉土夹碎块石等涌入隧道。针对涌水突泥的成因,采用了对充填于断层裂隙中的砂、土进行封堵,对地下水采用堵排结合的综合整治措施。     

水文地质试验在隧道工程地质勘察中的应用及涌水量预测

深埋特长隧道的水文地质勘察及涌水量预测是隧道方案设计的重要依据。以拟建的深圳外环高速公路三期工程田头山隧道为例,通过分析隧址区地质构造特征,并结合隧道深孔钻探,在孔内开展抽水试验、水位恢复试验、压水试验,以获取隧址区典型深度段岩体的渗透系数,然后采用降水入渗系数法、裘布依理论式及古德曼经验式对隧道涌水量进行预测及分析;同时综合隧址区工程地质与水文地质特征,分段预测出了隧道的涌水量。通过研究认为,该隧道受节理裂隙发育带、褶皱构造、强烈风化的影响,局部将会形成导水通道,在隧道施工时可能产生涌水;复式向斜轴部是地下水富集区域,是良好的储水构造,开挖后会造成大量地下水涌出。     

深埋特长公路隧道围岩变形分析

深埋特长隧道地形、地质条件复杂、隧道埋深大,设计制约因素多,常伴有断裂带、破碎带、岩爆、突泥、涌水等地质灾害,给设计和施工带来了很大的盲目性。文章以深埋特长隧道财神梁隧道为研究对象,对隧道掌子面所揭露围岩岩体、结构特征进行调查、记录以及分析掌子面围岩等级,分析监控量测所得实际围岩变形案例,对不同级别不同地质条件下的围岩稳定性进行分析比较,总结分析深埋特长隧道围岩稳定性的特点及其影响因素,为设计和施工安全提供参考。     

隧道涌水对围岩特性影响分析

地下水渗涌是影响隧道施工及建成运营的一个重要因素,隧道涌水引起力学、物理和化学作用,并影响围岩水力学和变形特性。隧道涌水将导致强度降低、膨胀、变形,以至于围岩失稳破坏。以长大深埋特长隧道为例,在分析隧道涌水特性的基础上,结合室内试验与现场监测,系统分析隧道涌水对围岩特性的影响,包括强度、围岩变形、膨胀性等。结果表明,隧道涌水量越大、岩体越破碎,其对围岩特性的影响越显著。     

已揭露高压地下水隧道注浆参数与工艺

正0引言地下水处理是在富水地层修建隧道工程中一项决定工程进度、施工安全甚至是工程整个生命周期的关键工作,隧道施工所揭露的地下水对结构本身的承载力、围岩的稳定性都将产生不利影响。在施工过程中,地下水处理不当会使整个工程处于瘫痪状态,国内外已有的隧道突涌水工程案例已表明:由于隧道开挖的揭露,使得围岩周围的富水区域突然向隧道内涌出,这种突涌水过程往往发生     

特长深埋公路隧道非对称排水涌水量预测

针对云阳山特长深埋隧道非对称排水设计及两端同时施工现状,通过众多方法比较分析,优选采用灰色理论来预测隧道开挖距离与涌水量间的关系,以确定隧道开挖贯通后围岩总的涌水量,为洞内两排水边沟规格最终确定提供依据,对指导特长深埋隧道施工、动态设计具有重要的应用价值.     

高压富水公路隧道带水作业施工

以大丰华高速公路鸿图特长隧道为例,通过总结隧道穿越莲花山断裂带、棋盘网格状构造的宽张裂隙高压富水凝灰岩、安山玢岩地层条件下带水作业综合施工技术,解决了带水作业中突泥涌水、高压水伤人等安全隐患。针对掌子面涌水量超1 500m~3/h、水压超2MPa的工况,通过采取隧道突涌水预警、超前泄水降压、人工-多臂凿岩台车联合开挖等措施,将出水孔压力降至0.5MPa以下后,再优化施工工艺,使隧道开挖安全顺利地通过了高压富水段落。相较于超前帷幕注浆大大提高了工效,加快了施工进度,节约了建设费用,确保施工工期和安全,可供类似项目提供借鉴与参考。     

深埋特长隧道快速安全施工的关键技术

制约深埋特长隧道快速安全施工的主要因素除包括掘进长度、高压地下水、高地应力、地温、施工通风等,还与特定工程的施工条件具有密切的关系。结合锦屏水电站枢纽工程辅助洞的西端工程标段的施工,分析了制约深埋特长隧道快速安全施工的主要因素,并探讨了克服这些制约因素的实施方案。研究了实现深埋特长隧道快速安全施工的关键技术,包括机械配套、深孔直眼掏槽爆破、快速支护、施工组织等。     

基于离散单元法隧道开挖裂隙扩张及渗流特性预测

德江隧道穿越石朝向斜轴部,上覆岩溶地下水发育,顶板最小厚度45 m,隧道开挖可能会导致隧道顶板裂隙扩张及渗透性增大,将对隧道顶板隔水能力及隧道涌突水产生巨大影响,采用二维离散元数值模拟软件UDEC模拟德江隧道开挖裂隙扩张规律、渗流场分布及涌突水特征。研究得到:(1)德江隧道开挖将导致隧道拱顶以上50 m内裂隙扩张,渗透性增大;(2)数值模拟得到隧道开挖后最大涌水压力为0.25 MPa,最大流量为0.035 m~3/s,最大值均出现在拱顶,但远小于2.1 MPa汛季水头值,所以顶板仍然具有隔水能力,不会发生突水;(3)隧道开挖将经历应力重分布及裂隙扩张阶段、流固耦合作用阶段、隧道涌水3个阶段;(4)耦合算法模拟汛季开挖、枯季开挖隧道的拱顶位移值均比不考虑地下水的非耦合算法模拟位移值3.2cm大,说明渗流对围岩稳定性具有很大影响。     

裂隙围岩隧道开挖扰动效应分析

节理裂隙岩体隧道开挖具有围岩稳定性差、施工风险高、诱发涌水突泥可能性大等特点.基于离散元理论,以青坪隧道为工程背景,针对裂隙围岩隧道施工过程中的围岩变形机理展开了研究,分析了隧道开挖围岩扰动效应性.为实际工程提供了较好技术支持.     

隧道全断面注浆治水施工技术

葡萄山隧道进口掘进至YK58+420时遭遇岩溶涌水突泥,导致开挖面被淹,严重影响了正常施工,通过地质钻探等综合预测预报手段并结合涌出物分析,决定采用全断面预注浆技术进行封堵,有效地堵住了地下水,并对围岩进行了加固,恢复了正常施工。     

大断裂区深埋特长隧道围岩分级方法研究

隧道围岩分级的准确与否对隧道建设有着重大意义,直接关系到隧道施工的安全与稳定。针对大断裂区深埋特长隧道施工中出现的断层带、褶皱区、高地应力区以及软弱夹层带等不良工程地质问题,对BQ围岩分级方法中的结构面及地应力影响因子进行了修正和细化,同时根据隧道施工中出现的软弱夹层的工程问题,新增加了软弱夹层影响因素K4这一修正指标,并据此修正BQ围岩分级方法计算公式。在此基础上,以郧十高速公路上的大华山隧道作为实例,利用修正后的围岩分级方法对其进行围岩分级,得到了与实际开挖较相符的结果,为相关隧道建设提供了指导依据。     

玉磨铁路新平隧道穿越密集断裂带施工关键技术

玉磨铁路新平隧道位于断裂破碎带中,地质条件复杂,施工过程中突泥涌水灾害频发,其突发性及规模属国内外罕见。 为确 保隧道工程的顺利实施,在隧道设计、施工过程中,经过研究论证、方案比选优化、现场试验和重难点技术攻关,成功解决断裂破碎 带隧道施工技术难题,形成断裂破碎带含水体超前预报技术、隧道超前预加固技术、断裂带软岩大变形控制技术、带仰拱一次开挖 技术、隧道非爆开挖技术等一系列关键技术成果。     

花岗岩地区深埋长大隧道工程勘察关键技术研究——以粤东地区某隧道工程为例

以广东省内花岗岩地区的某隧道工程为例,通过地质测量、遥感分析、岩(土)测试、水文分析和综合测井等手段开展了系统研究,研究结果表明:隧道工程穿越的花岗岩属于典型的硬质岩,其微风化样品的饱和单轴抗压强度约为90 MPa。区域内断裂极为发育,地表水源丰富。微风化花岗岩围岩综合渗透系数0. 008 m/d,断层破碎带围岩和破碎花岗岩围岩的综合渗透系数均为0. 03 m/d,按稳定流理论公式估算隧道涌水量为45 556. 0 m~3/d。隧址区地下水对砼结构腐蚀作用等级为微腐蚀,对砼结构中的钢筋腐蚀作用等级为微腐蚀,化学腐蚀环境作用等级B级。综合测井结果显示,围岩中存在多个断裂破碎带,岩石的放射性总体较弱。隧道的岩温最高为埋深12 m处的33. 2℃,岩温随埋深增加而快速递减至230 m附近的20℃,水位以下的岩温逐渐上升并最终在隧道洞身附近增加至26. 51℃(703附近)。隧道最大主应力σ_(hmax)=23. 2 MPa位于隧道洞身位置(埋深703 m附近)处,计算得出Rc/σ_(max)介于4～7范围并对应了中等强度岩爆。本研究系统的综合勘察结果表明,该隧道工程可能存在偏压段大变形、硬岩岩爆、高压突(涌)水、风化残积层软化及崩塌和岩石破碎带小型塌方或掉块等灾害,同时研究中也提出了相应的防治应对措施。     

断层破碎带隧道突涌水灾害风险等级评价研究

为了准确评价隧道突涌水灾害风险等级,以降低隧道施工过程中突涌水事故的风险,依托海南五指山隧道进行风险等级评价研究.通过文献调研确定断层破碎带隧道突涌水灾害影响因素及评价指标,在专家打分的基础上,采用AHP_熵权法得到指标权重,进而通过模糊综合评价方法确定灾害发生概率等级.调研归纳给出隧道最大集中涌水量与灾害后果等级的对应关系,最终根据灾害发生概率等级和灾害后果等级确定隧道突涌水灾害风险等级.将建立的风险等级评价方法应用于五指山隧道,评价结果与隧道实际突涌水情况一致,验证了该方法的合理性及可行性,为断层破碎带隧道突涌水灾害风险定量评价提供了有效途径.     

沉砂池在包家山特长隧道涌水治理中的应用

包家山特长隧道施工和运营中多次发生涌泥涌沙现象。本文通过介绍包家山特长隧道的地质及用水情况,分析其涌水涌砂原因,并给出相应的解决对策。论述沉砂池的原理及设计方案,并介绍沉砂池对涌水治理的作用,通过综合分析,提出了存在问题及不足。以期对同类型工程有所帮助与借鉴。     

铁路隧道疑难工程地质问题分析——以30多座典型隧道工程为例

以30多座在施工中发生与地质因素有关的工程事件为例,归纳为15类疑难工程地质问题： 高压富水岩溶、软弱围岩大变形、太古界硬质变质岩大变形、侵入岩脉蚀变风化破碎岩体塌方和突泥、富水逆掩断层破碎带大规模突泥、层状地层大规模顺层塌方、中更新统老黄土崩塌、新第三系地层突泥涌砂、泥岩页岩可燃气体燃烧和爆炸、白云岩剪涨裂缝突砂涌砂、岩溶地面沉降、含石膏地层围岩变形、断层破碎带与软岩层面组合围岩变形、新第三系粉质黏土岩（土）垂直节理坍塌变形及石英砂岩断层破碎带突水涌砂。分析各类疑难工程地质问题发生的原因,总结其工程地质特征。针对高压富水岩溶的分类、断层破碎带突水涌砂和大变形问题、高压地下水的防治、高位选线、大变形及大变形分级标准、挤压大变形和卸荷大变形、隧道顺层偏压构造的危害、5种围岩变形失稳类型的特征对比、隧道围岩压力现场实测、岩溶地面塌陷、Q2老黄土和N2黏土层垂直节理渗水崩塌、N2弱胶结地层“流变”、石膏地层隧道衬砌开裂以及非煤系地层的可燃气等14类问题进行讨论,并从依法合规性、地质不确定性、专项地质工作、工程劣质岩、修订围岩分级和纳入规范等方面提出6条建议。     

大相岭深埋特长隧道的微裂隙发育特征及开挖塑性区的影响分析

大相岭深埋特长隧道处于三大构造体系复合部位,地质构造条件极为复杂。隧址区不同部位受区域构造影响程度不同,其岩体微裂隙发育程度存在较大的差异。通过显观微裂隙和微观微裂隙统计,总结了微裂隙发育程度与单轴抗压强度存在负指数相关关系,通过节理的统计,微裂隙与节理近似呈线性递增关系,并通过岩样表面素描总结了微裂隙的主要结合类型以及不同类型微裂隙岩样的单轴特征抗压曲线特征。从而确定不同构造变形范围物理、力学性质的差异,以及在开挖过程中,影响塑性区分布范围的特征,并对隧道支护提供参考依据。     

上加山深埋软岩隧道开挖大变形控制技术研究

针对深埋软岩隧道在施工期间易发生拱顶失稳进而引发围岩大变形问题，以上加山隧道为依托工程，采用FLAC 3D数值模拟技术，主要对比分析了环形开挖留核心土法、上下台阶挖掘法和全截面挖掘法等3种施工方式下的隧道拱顶沉降变形规律、拱底隆起变形规律、地表沉降变形规律、应力场分布规律，阐明了3种开挖方式对深埋软岩隧道围岩稳定性影响。研究结果表明：洞顶沉降主要发生在距离隧道左右两侧大约0.5倍洞径处，地表沉降主要发生在距隧道轴线0～35 m范围内。3种不同开挖方式主要影响了隧道拱顶沉降与拱底隆起变形程度，其中环形开挖留核心土法>上下台阶挖掘法>全截面挖掘法。结合地质雷达检测与现场监测结果表明，采用环形开挖留核心土法施工相对比其他两种开挖方式可有效控制深埋软岩隧道拱顶下沉变形与拱底隆起变形。