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。     

地热勘察中地温测试关键技术分析

研究目的:拉日铁路在雅鲁藏布江峡谷区色麦至仁布段,近垂直地通过那曲—羊八井—尼木水热活动带,在铁路隧道的地热勘察中,采用钻孔内地温测试的方法对地温场进行评价,并对其地温测试关键技术进行总结和研究。研究结论:(1)拉日铁路地温测试的关键技术主要包括:地温测试元件选择、钻孔及孔内结构、测试时间以及数据处理;(2)地温元件选择热敏电阻,其精度高,操作简单,反复利用性强;(3)钻孔施工要注意孔斜控制,孔内要安装测温管以便地温测绳反复利用,地温测试时间在终孔后30 d为宜;(4)地温测试数据的处理主要包括:确定恒温带深度、大地热流值、隧道洞身温度推算等;(5)本文的研究成果可以为同类地区地热地温测试工作提供依据和借鉴,对地热勘察工作及地热研究有一定的参考意义。     

贵广铁路坪山隧道岩溶发育情况分析

研究目的:通过对贵广铁路坪山隧道勘察与施工期间揭示的岩溶现象,分析该隧道岩溶发育情况及特点,提出地质勘察使用的勘察方法及施工阶段的工程措施意见,对类似地质条件的工程的勘察与施工提供一定的参考。研究结论:(1)线路尽量绕避岩溶强烈发育区,若无法绕避,线路应尽量远离典型岩溶微地貌单元区;(2)勘察时须充分利用区域地质资料开展大范围地质测绘,采用综合勘察手段进行隧道工程地质勘察,基本查清地表各种岩溶形态发育位置、高程、与线路关系等,有针对性布置勘探点及物探段落核实岩溶发育情况;(3)对于地下暗河附近的岩溶隧道,应充分调查研究暗河空间位置形态,分析暗河成因及特点,类比推测暗河对隧道洞身围岩稳定性的影响;(4)施工时可采取洞周超前预报、基底地质雷达探测及洞底地质钻孔相结合的方式进行。     

拉日铁路吉沃希嘎隧道地热影响分析及工程对策

吉沃希嘎隧道为拉日铁路控制性工程之一,地处青藏高原雅鲁藏布江峡谷区,全长3 985 m,洞身岩性主要为闪长岩,构造极为发育,为典型的地热隧道,洞身实测最高温度可达52.8℃。在查明隧道工程地质条件基础上,采用调查、钻孔、测温及物探等综合工程地质勘察方法,通过地温梯度计算及物探低阻分析,获得了隧道的地热分布及洞身温度,分析了隧道通过区地热的特征及产生的原因。在线路选线、工程地质勘察、施工超前预报、原材料选取及施工工艺控制等方面提出了对地热影响的工程对策,并在施工中得到验证。     

隧道工程岩体完整性新的评价参数及方法

研究目的:隧道围岩分级是隧道勘察设计中的重要参数,以往工作中主要通过地质调查法、钻探法、物探方法定性判识隧道岩体完整程度,物探法主要以弹性波速度作为岩体完整性评价的参数,但针对深埋隧道,由于埋深大,难以直接从地表获得隧道洞身岩体的波速值,使得围岩等级的划分缺少依据。本文建立层状岩体模型,通过研究分析岩体几何参数与电性参数的相关关系,拟提出一种新的围岩完整性评价参数及方法。研究结论:(1)基于层状岩体模型电阻率计算公式,推导出岩体几何参数与电性参数的相关关系,提出了一种新的表征岩体完整性的参数——岩体完整性系数Kr;(2)Kr表征完整岩石在单位岩体中所占的比例,Kr值越大,岩体越完整;(3)通过钻孔综合测井试验,论证Kr可以作为评价岩体完整程度的量化指标,初步统计得出Kr与岩体完整程度量化关系表;(4)Kr评价岩体完整性方法可用于铁路隧道勘察设计阶段,也可用于其他地下工程勘察设计阶段。     

川藏铁路某超深埋隧道地应力特征及岩爆分析

研究目的:超深埋折多山隧道是川藏铁路雅康段控制性工程,隧址位于我国西部新构造运动活跃的"Y"字形构造带核心区域,其地应力特征及岩爆预测对铁路选线、设计和施工具有重要意义。本文通过地应力测试数据,数值模拟来分析折多山隧道隧址区及洞身的应力分布特征,明确最大主应力的方向,并利用岩石的单轴加卸、载应力-应变曲线计算其隧道围岩的岩爆倾向指数,分析发生岩爆的岩石力学指标,结合深孔钻探成果、岩石力学试验、水文试验成果来综合分析川藏铁路折多山隧道发生岩爆的强度。研究结论:(1)川藏铁路折多山隧道最大主应力为水平应力,方向为NEE向,实测地应力最大值为17 MPa,数值模拟洞身最大值可达到48 MPa;(2)通过岩爆倾向性指数试验分析可知,围岩具备发生中等~强烈岩爆的储能和释能条件;(3)通过综合分析可知,折多山隧道易发生中等~强烈岩爆;(4)该研究结论可为隧道设计提供依据,也可为邻近区域隧道围岩稳定性判断提供借鉴。     

秀山隧道水文地质特征分析研究

研究目的:玉蒙铁路秀山隧道受云南特殊地质构造影响和异常活跃的地壳运动作用,溶蚀管道与宽大裂隙发育,岩溶水、构造裂隙水相互混杂并形成复杂的地下水网络系统。通过对隧址区域工程地质与水文地质条件以及施工开挖揭示的洞身涌水特征进行系统分析研究,查清隧道涌水来源及其与杞麓湖的水力联系。研究结论:(1)通过对隧道洞身涌水量最大段落进行综合分析及水样同位素测试,表明地下水来源于隧址区接受的大气降水;(2)杞麓湖湖水与隧址区地下水在来源上存在明显差异,隧道涌水与湖水联系较弱;(3)隧道穿越曲江、杞麓湖两个水文地质单元,施工至不同洞段水文地质特征表现出较大的差异性;(4)本文研究结论可为同类地质环境隧道工程勘察设计施工提供参考借鉴。     

山区铁路隧道超长定向钻探关键技术研究

研究目的:山区铁路地形地质条件极为复杂多变,工程地质问题突出且隐蔽性强,加之交通不便,人迹罕至,陡倾岩层分布范围广,生态环境脆弱,环境保护要求高,钻探是最直接、最准确、最有效的隧道工程勘察方法,传统的铁路隧道竖向钻探实施困难,导致隧道长大段落勘探资料空白,严重制约勘察设计工作,亟待开展铁路隧道超长定向钻探技术,特别是超千米水平孔绳索取心定向钻探关键技术研究。研究结论:(1)超长水平孔绳索取心定向钻探是一种不提升钻杆柱而由钻杆内捞取岩心的先进钻进方法,是复杂艰险山区长大深埋铁路隧道勘察的关键技术;(2)通过开展定向钻探方法与技术、装备及器具、绿色工程材料研究,构建了铁路隧道超长水平孔绳索取心定向钻探技术体系;(3)建立了铁路隧道超长水平孔绳索取心定向钻探方法及流程,创造了中国铁路勘察史上最长水平孔钻探纪录1 888.88 m;(4)本文研究的超长水平孔绳索取心定向钻探技术在新时代“西部大开发”、“交通强国”战略、“一带一路”建设中具有广阔的应用前景。     

大地电磁技术在太行山隧道勘察中的应用

全长27．87km的太行山隧道，最大埋深为450m，为国内目前最长的铁路山岭隧道。隧道区内存在大量特殊地质问题。介绍了可控源音频大地电磁（CSAMT）、高频大地电磁（HMT）技术方法的原理，以及在解决太行山隧道洞身附近的地层、地下水、构造及岩溶发育等地质问题方面的应用。通过深孔钻探，对发现的构造、地下水等异常进行了验证。总结出了各种不同地质问题所反映的大地电磁异常特征，为长大深埋隧道的勘察提供了一种有效的勘察手段。     

IPP-PNN模型在川藏铁路深埋长大隧道岩爆预测中的应用

为了准确预测在高地应力、高地温铁路隧道中的岩爆灾害,以川藏铁路前期拉林段的重要隧道节点工程为研究背景,系统、全面地总结应力水平、埋深、温度、围岩岩性及地质构造、岩体系统刚度等影响因素对川藏铁路深埋长大隧道岩爆的孕育作用,重点分析高地应力和高地温对岩爆发生的影响相关性。构建川藏铁路深埋长大隧道岩爆预测指标体系,测试并量化岩体岩爆的倾向性指标。由于各影响因素与岩爆的非线性关系,选用能充分提取数据信息、处理多因素复杂非线性问题的改进投影寻踪(Improved Projection Pursuit,IPP)评价模型对川藏铁路拉林段典型高地应力、高地温深埋长大隧道桑珠岭隧道在施工期发生的岩爆问题做初步评价,并引入密度函数估计和贝叶斯最小风险准则,将IPP模型和概率神经网络(Probabilistic Neural Networks,PNN)模型相结合,实现对岩爆等级的聚类划分。研究结果表明：根据岩爆等级预测结果可知IPP-PNN模型预测结果相比于传统PP-PNN模型和GSA-PP模型其准确度更高,在对桑珠岭隧道11～19号隧道路段的岩爆预测中,岩爆预测等级与实测等级相符合程度由66.67%和77...