铁路隧道物探模式探讨

研究目的:针对高速铁路大规模建设,隧道长度和数量激增的情况,隧道地质勘探,特别是物探工作量大,技术难度大、方法多,费用高,对铁路隧道物探模式进行研究,在兼顾勘探费用的原则下,达到保证探测精度的目的.研究结论:(1)勘察设计阶段:以音频大地电磁法为主进行大于40 m深度的地面探测;选择对应的物探方法及其组合进行小于40m深度的地面探测;以多次覆盖地震反射波法为主进行水底(海底)隧道探测.(2)施工阶段:以直流电测深法为主进行隧底普查;采用跨孔弹性波层析成像(CT)法对煤窑采空区分布密集地段进行详查;采用跨孔电磁波层析成像(CT)法对岩溶特别发育地段进行详查;以TSP法为主进行隧道掌子面前方超前地质预报;以地质雷法为主进行隧道衬砌质量检测.     

中浅埋隧道综合物探勘察模式研究

研究目的:国民经济的迅猛发展对铁路的运能及运行速度提出更高要求,铁路等级的不断提升造成线路桥隧比的增加,隧道尤其中浅埋隧道的勘察成为铁路勘察中的重点。浅地表物探勘察方法较多,不同地质要求及勘察条件所采用的方法多样、效果不一,亟待综合考虑工期、地表条件、噪声干扰情况、地质目的及精度要求并兼顾工程造价等开展中浅埋隧道综合物探勘察模式的研究。研究结论:(1) 0～50 m埋深隧道以地震折射波法、地震层析法沿隧道平面线位贯通勘察,直流电测深法补充、核查;(2) 50～100 m埋深隧道以直流电测深法(高密度电法、直流激电法)或瞬变电磁法沿隧道贯通,地震折射波法补充、核查,复杂地段开展孔内综合测井;(3) 100～200 m埋深隧道以高频(音频)大地电磁法沿隧道贯通,在隧道进出口及垭口地段布置地震折射波法,复杂地质段结合钻孔开展孔内综合测井;(4)中浅埋隧道勘察受地表地质条件影响较大,野外施测必须密切结合现场实际,选择适宜的物探方法,建立合理、规范的中浅埋隧道综合物探勘察模式;(5)本研究结论适用于地质勘探领域,中浅埋隧道物探勘察。     

小煤窑采空区工程地质勘察及稳定性评价

某铁路客运专线DK227+395～DK227+495段邻近小煤窑采空区,为了准确查明采空区工程地质条件,以及小煤窑的采空范围、埋深和边界,分析采空区对铁路工程的影响。克服小煤窑既有资料缺乏、隐伏问题较多等困难,采用资料搜集、地面调查走访、综合物探、钻探验证及室内试验的综合勘察方法,确定了采空范围、塌陷破坏影响边界及安全边界,并对采空区的稳定性进行评价。研究表明:(1)小煤窑采空区走访调查工作是综合勘察手段的基础;(2)采用两种及以上物探方法可以提高物探成果精度及准确度,减少钻探工作量;(3)该小煤窑采空区目前稳定性较差,可采用注浆加固等处理措施。     

天然场面波在隧道勘察中的应用

介绍一种划分隧道土石界面的新方法—天然场面波法。以怀邵衡铁路拱桥铺隧道定测的一个天然场面波剖面为例,通过少量的钻孔资料,标定黏土层和下伏基岩的视横波速度值,据此划分土石界面及圈定断层位置。钻探验证表明,天然场面波视横波速度剖面能直观地显示岩层的纵、横向变化情况,提供基岩面的埋深和起伏等信息,为查找断层等其他不良地质体提供依据[1]。     

隧道综合地质预报技术

综合物探方法在隧道地质预报中的应用研究和隧道开挖结果表明:长大隧道的物探地质预报工作最好先开展可控源音频大地电磁法勘探查明各种构造、岩溶发育区、油汽囊等的位置、形状、规模和埋深,对地质情况有一个半定量认识,然后在开挖的掌子面附近开展负视速度地震反射波法或TSP法精确预报掌子面前方的不良地质。     

煤层采空区铁路工程地质综合勘察技术研究

研究目的:在高速铁路、客运专线和铁路路网配套建设中,线路经过地段往往难以绕避一些时间久远、分布无规律且地面痕迹不明显的小煤窑等古老采空区。此类采空区对铁路建筑物的危害极大,如何准确地查明其空间位置、塌落、回填和充水情况、残留的有害气体成分和分布情况等,一直是困扰铁路工程地质勘察的一大难题。本文以赣龙复线铁路小密隧道出口段为工程实例,采用综合勘察技术查明采空区复杂的工程地质条件,取得合理的岩土参数,为采空区加固处理设计提供可靠依据。研究结论:(1)采用地质调绘、综合物探、结合必要的地质钻探、综合测试,并通过综合分析、研究等综合勘察技术可准确查明采空区复杂的工程地质条件,取得合理的岩土参数;(2)小密隧道施工已近四年,经施工验证,采空区地质勘察成果与实际地质条件相当吻合;(3)提出了铁路工程采空区综合勘察存在的问题和相关建议;(4)本研究结论可为类似采空区工程地质勘察提供一定的指导和参考。     

武广客运专线五尖大山隧道不良地质段施工技术

五尖大山隧道是武广客运专线的控制性工程之一,其地质结构复杂,地下水丰富,岩层软硬不均,遇水易溶化,存在浅埋、断层、岩溶等不良地质现象,极易引起隧道坍塌。针对隧道进、出口断层处理,斜井涌水处理,对发生的原因进行分析,提出可行的处理方案,顺利通过塌方段,并提出预防塌方措施。     

地质实测预报在凤凰山隧道施工中的应用

TSP203plus系统是一种新的隧道地震探测仪．可对隧道掌子面掘进前方进行长距离超前地质预报．便于更准确和有效地指导隧道施工。介绍了利用TSP20aplus超前地质预报系统．在黄织线凤凰山隧道所出现的（溶洞、围岩富水、断层和软弱岩层）4种典型不良地质体施工中的应用。     

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。     

铁路煤矿采空区综合物探技术研究

研究目的:结合我院近年来对采空区的勘察经验,对采空区综合物探方法进行系统的讨论和总结,提出铁路采空区综合物探工作模式,以有效指导今后的采空区勘察工作,优选适宜的综合物探技术,发挥其高效、经济等技术优势,提高地质勘查精度,为高风险采空地区铁路设计和施工安全提供重要支撑。研究结论:(1)工程物探现已成为解决采空区铁路工程地质问题的首选技术,在调查基础上,对疑似采空区路段物探工作,可用物探结果指导钻探布置;(2)通过研究总结,提出了综合考虑地形、采空区埋深及物探方法适宜性等条件下的采空区勘察综合物探模式;(3)勘察中优选适宜的综合物探技术,清晰揭示了采空区的不良地质体;(4)本研究成果可为采空区铁路、公路、工民建勘察设计提供借鉴。     

乌鞘岭隧道千枚岩地层初期支护参数研究

研究目的:针对乌鞘岭隧道深层地段千枚岩地层,隧道开挖过程中,围岩产生大变形的特点,进行初期支护合理性的研究,提出有效的支护措施。研究方法:结合兰武二线乌鞘岭隧道岭脊地段千枚岩地层的设计施工,采用动态设计方法,根据千枚岩不同含量,确定试验段,布置量测断面,通过现场位移量测,分析总结深埋条件下,千枚岩地层变形特点和初期支护设计方法。研究结果:通过对隧道开挖过程中围岩变形和初期支护的研究,提出了千枚岩地层初期支护参数的建议方案,对同类工程的设计施工有一定的借鉴意义。研究结论:对于以千枚岩为主、围岩变形大的地层,采用长锚杆大刚度型刚支架,结合网喷纲纤维混凝土等初期支护措施,是控制围岩产生大变形的有效方法之一。     

瓦窑坡隧道岩溶地质超前预报

研究目的:瓦窑坡隧道地质条件非常复杂,处于构造剥蚀中低山区,地表溶蚀强烈,存在岩溶、冲沟浅埋段和破碎带等不良地质现象。为预防隧道塌方、突泥、突水等事故,迫切需要提高超前地质预报在岩溶隧道预报中的精度。研究结论:(1)本研究以地质法为基础,TGP206地质超前预报系统为主要手段,预报了溶洞类型、位置及规模;(2)地震反射法适用于预报长距离范围内的不良地质体的构造轮廓;(3)地质震达主要适用于短距离内的地质预报。     

埃塞俄比亚新建铁路主要工程地质问题及对策

研究目的:通过地质测绘、勘探及室内试验,综合分析埃塞俄比亚新建铁路工程地质及水文地质特征,指出沿线不良地质及特殊岩土的分布及特点,并提出工程处理措施意见,以期对施工提供参考.研究结论:全线主要分布第三～第四纪火成岩,基本没有滑坡、泥石流及煤层采空区等重大不良地质,地质条件总体较好.地表水、地下水不发育,对工程基础影响较小;软土不发育,膨胀土及冲沟大面积分布;基岩差异风化明显,变化厚度大并且存在软弱夹层,对路堑、隧道及桥梁工程影响较大;受地形及构造影响,局部地段存在危岩落石及岩堆,但规模较小,较易于治理;受火山活动影响,局部地段地裂发育,对线路影响较大,宜作专题研究.     

浅谈长大深埋隧道工程地质勘察中地质对物探的配合

研究目的:长大深埋隧道的出现向传统的工程地质勘察方法提出了新的挑战,以大地电磁类为主的深层物探方法给这一问题的解决提供了有利地支撑。地质资料是物探解释的基础,没有地质和物探的密切配合很难取得良好的物探效果。本文研究的目的通过人员配备建立一种工作机制以提高物探工作水平,进而提高长大隧道勘察质量。研究方法:结合工程实践,总结以往地质与物探不同配合模式的特点,以不同配合方式下物探成果的质量为标准,进而对长大复杂隧道的地质勘察推荐出一种地质人员全过程配合物探的工作模式。研究成果:总结了不同阶段地质配合物探的工作内容,并对地质人员全过程配合物探工作这一方式的工作方法和工作内容做了详细论述;结合工程地质勘察的阶段要求,提出了不同勘察阶段物探工作原则、工作深度和应采用的物探手段。研究结论:长大深埋隧道的工程地质勘察,只有在综合勘探中大力推广高水平的物探,再辅以专职地质专业人员的全过程密切配合,才能取得良好的效果。     

基于Burgers蠕变模型的圆形隧道内力分析方法对比研究

以高黎贡山TBM施工的特定段圆形隧道为工程对象,基于围岩蠕变的Burgers模型,提出了隧道衬砌内力计算的地层结构分析法和荷载结构分析法,对比研究两种分析方法的异同点和特点,得出以下结论:(1)地层结构分析法能模拟地层自重应力及其重分布、隧道开挖和支护效应,并能通过蠕变的非线性迭代获得隧道衬砌内力结果,在隧道开挖后围岩蠕变的整个过程中,模拟精度较高,但计算耗时稍长;(2)荷载结构分析法不能考虑地层自重应力以及隧道开挖支护效应,建模相对简单,计算耗时短,但计算前需准备等效节点荷载,对蠕变早期的模拟精度相对较差,对蠕变中后期的模拟结果与地层结构分析法较为一致;(3)综合考虑各种因素,建议围岩蠕变下的隧道衬砌内力分析优先选用地层结构分析法。     

浅埋暗挖法在下穿公路连拱隧道施工中的应用

采用浅埋暗挖法在既有公路下修建高速公路连拱隧道,隧道施工对围岩造成多次扰动,从而引起地层发生位移和沉降,较大的地层位移和沉降将影响既有公路的正常运营,同时上部汽车荷载对隧道施工安全隐患较大,因此,下穿公路连拱隧道浅埋暗挖施工面临许多技术难点,必须采取特殊的超前支护和施工工艺。在土江冲隧道施工中综合应用双层管棚超前支护、三导洞法开挖、信息化施工等技术,使隧道成功下穿319国道。     

襄渝铁路新建二线马鞍山隧道进口滑坡分析

研究目的:提出软质岩、极软岩地段勘察、选线时应注意的工程地质问题,指出隧道洞口选线时应避免的位置。研究方法:通过分析滑坡形成的原因及滑坡性质,提出治理措施。研究结果:提出软质岩、极软岩地段铁路选线应注意的工程地质问题。研究结论:存在顺层或不利结构面时,工程施工应自上而下分段进行,严禁对坡体下部进行大面积坡脚开挖,必要时应进行稳定性检算和分析论证,并尽量避开雨季施工;对于路堑两侧基岩性质相差较大或路堑、隧道段存在极软岩的情况,开挖时应进行必要支挡工程并进行边坡监测;路堑两侧土层较厚时,应先进行支挡工程,并加强对两侧边坡的监测;铁路选线时应避开两侧边坡有较厚土层或两侧岩性相差较大的沟槽;隧道洞口尽量远离沟槽,并选择基岩出露良好、无不良地质处;对于路堑边坡,在勘察阶段应调查至两侧的坡顶及坡底,必要时应翻过山顶。对于路堑边坡应布置足够钻孔,必要时可离线路较远。对于两侧岩性差别较大,存在顺层地段、尤其是沟槽的情况,在设计时应引起注意。     

复杂地形、地质情况下大跨度隧道洞口段设计

研究目的:大跨度隧道洞口地段地形地质情况复杂,对隧道施工和结构影响较大,结合渝怀线大板溪隧道洞口特殊地段的处理,对复杂地形、地质情况下大跨度洞口段设计进行小结。研究方法:针对本工程的地形、地质条件,采用工程类比和结构分析的方法,确定经济合理的处理措施,并对结构进行检算和分析。研究结果:针对大板溪隧道洞口段特殊的地形、地质情况采取有效的处理措施,取得了良好的效果。研究结论:大跨度隧道洞口段,对顺层偏压地段,可于靠山侧适当范围设置预加固桩,消除山体滑移对线路和结构物的危害;对地形十分陡峻,且衬砌基础存在软弱围岩地段,为减少开挖对山体的扰动,于靠山侧设置锚杆挡墙减少刷方高度,采取反压混凝土及配合超前大管棚的施工方法,解决了进洞难的问题;同时设置两侧边墙不等厚的衬砌结构形式,软弱围岩基础设置桩基托梁,将衬砌外侧基础置于桩基托梁上,解决了衬砌结构设计的难题。     

富水复杂地质围岩稳定性评价与支护系统优化

研究目的:富水复杂地质隧道施工过程中,不良地质带受水-岩相互作用的影响,开挖过程中拱顶、拱腰等部位极易产生块体失稳,且隧底压力经常大于垂直地压,造成仰拱断裂、边墙下部内移错动甚至衬砌失稳破坏,从而给隧道施工造成很大的安全隐患,因此很有必要对围岩稳定性进行评价,并以此为基础对围岩支护系统进行优化探讨.研究结论:(1)隧道在弱风化的花岗岩中掘进时应尽快施作仰拱,使衬砌闭合成环;(2)CD法开挖段仰拱紧跟、衬砌尽早封闭成环很有必要;(3)文兴隧道与水库之间具有水力联系的可能性,对于隧道内的渗、涌水应及时采集水样进行必要的水化学及同位素分析,判断隧道内渗、涌水的来源.(4)隧道在断层破碎带的软弱围岩中掘进时,应尽早施做二次衬砌,必要时做专项的抗水压复合式衬砌设计;(5)一旦证实水库水与隧道之间存在水力连通,隧道的断层破碎带为力学和形变不良段,车行横洞应尽量避开该位置,适宜前移或后移数十米至微风化岩层段内.     

石太铁路客运专线李虎坪隧道CRD法施工技术

研究目的:以石太铁路客运专线李虎坪隧道为例,研究客运专线双线大断面黄土隧道控制测量、开挖支护、监控量测、二次衬砌等施工技术和施工特点。研究结果:研究表明,CRD施工方法适用于Ⅴ级黄土双线大断面隧道施工,施工进度快,控制地层变形好,施工安全度高。