土门关隧道涌水量预测及治理措施

对土门关隧道开展现场地质调绘、钻探、抽水试验等综合水文地质勘察,将该隧道分为进口弱富水区、太阳沟流域中等富水区以及出口弱富水区三个水文地质单元,运用大气降水法、地下水径流模数法、地下水动力学法对其涌水量进行预测。经综合分析及计算,三个水文地质单元的预测涌水量分别为283 m~3/d、2243 m~3/d、171 m~3/d,预测总涌水量值为2697 m~3/d。隧道在通过断层破碎带、节理密集带时,存在发生突水、突泥的可能性,并据此提出相应的治理措施。     

断层与平行隧道空间位置关系对涌水量的影响研究

作为渗流影响边界,断层是制约富水断层区隧道设计及施工的重要影响因素,研究断层对隧道涌水的影响具有重要的理论意义和工程应用价值.为分析断层与隧道空间位置关系对隧道涌水量的影响,将断层视为定水头边界,利用反映法将有界含水层用映射原理转化为无界问题,构建含断层的深埋平行隧道涌水简化计算模型.利用地下水力学理论、达西定律及线性...     

雁门关隧道涌水量预测与防护措施研究

研究目的:作为双线取直的重点工程,雁门关隧道施工范围内地表水及地下水发育,将给施工造成很大困难,为保证施工安全,应对施工范围内地表水及地下水进行评价,并对施工期的涌水量进行预测.研究结论:根据水文地质和工程地质调查,并结合物探及钻探资料综合分析表明:隧道所处区域构造发育,断层破碎带导水性好,导致地下水发育;地下水分布以断层带水和基岩裂隙水为主,一般断层带水为强富水,而基岩裂隙水为弱富水-中等富水,隧道集中涌水段主要发生在断裂构造发育地带.由于隧道断层带涌水量较大,并会出现突泥涌砂情况,因此防护措施应以堵为主,施工期间应做好超前地质预报.     

某铁路隧道水文地质分析及涌水量预测

某铁路隧道所处地貌为中低山区,降雨形成的地表水是地下水的主要补给来源。地下水以第四系孔隙水,基岩裂隙水为主,另存在少量碎屑岩孔隙水。在断层和不同岩层接触破碎带存在构造裂隙水。隧道范围内浅部岩体的透水性和赋水性相对较强,向深部表现为由强一弱一微弱透水与非含水的变化规律,岩体渗透性与地质构造环境之间存在着相互关系。隧道在断层和不同岩性接触面、破碎带、隧道沿线沟谷且岩层破碎的隧道浅埋区都是潜在涌水的重要地段,属于中等一强富水段。可能会发生集中涌水、涌泥等问题,在施工中应加强工程防范措施。另外,对隧道的涌水量进行了预测。     

高寒特长隧道高应力富水环境下的结构技术研究

由于位于富水断层破碎带的山岭隧道地层岩性复杂、围岩破碎,地下水补给源充分,在施工中严重影响了隧道围岩的稳定性,极易发生高压突水等地质灾害。本文结合大坂山隧道富水断层破碎带的施工,通过使用FLAC3D有限差分数值模拟软件中的流固耦合模块,研究了该类高寒特长大隧道在高应力富水环境下的结构安全技术,分析了在断层破碎带区域施工过程中的渗流规律以及掌子面稳定性的流固耦合机理,并对隧道开挖过程中产生涌水灾害时掌子面前方水压、掌子面变形和掌子面塑性化规律进行了研究。在对比分析不同开挖方法的基础上,提出了合理的开挖方法和支护措施(采用小导管预注浆加固结合H175型钢进行支撑),有效地控制了围岩的变形,很大程度保证掌子面稳定。     

糜棱岩断层破碎带水文地质参数反演的实例分析

以广州地铁七号线穿越糜棱岩断层破碎带的某盾构隧道区间为例,研究利用有限元方法反演糜棱岩断层破碎带水文地质参数的合理性。通过建立三维有限元模型模拟糜棱岩断层破碎带的抽水试验、现场涌水测试试验,分析拟合现场实测数据与数值模拟计算结果,从而确定糜棱岩断层破碎带的水文地质参数。结果表明:断层破碎带的水文地质参数不为单一值,符合糜棱岩断层破碎带裂隙发育程度不一的特性;通过对抽水试验的数值分析,说明有限元模型能高度拟合现场试验过程,因而反演得到的水文地质参数具有合理性;通过对现场涌水测试试验的数值分析,最大涌水量的实测值与计算值之间的相对误差值为4.8%,进一步说明反演得到的水文地质参数合理。     

高渗压大流量隧洞施工涌水治理技术

以锦屏二级水电站的3#引水洞修建为背景,针对施工过程高渗压和大流量涌水的工程实际,对隧洞集中涌水段裂隙发育情况及主要出水点位置进行了分析.依据实测涌水量确定出了强涌水区、次强涌水区和弱涌水区,提出了“先排后堵、深排浅堵、远排近堵、择机收口”的大涌水治理原则,研究出大流量涌水治理方案与参数以及先预测再治理的高压大流量涌水处理工艺.实践表明,按研究成果进行隧洞大涌水治理,能有效控制高渗压和大流量的隧洞涌水,堵水率达100%,可确保工程施工安全.     

断层影响区内隧道涌水的Goodman解析解

隧道在富水地层穿越断层影响带时,往往伴随着突水的风险,给施工和结构安全带来极大隐患,因此有必要对断层影响区域内隧道涌水量进行预测.在Goodman井流假定的基础上,利用镜像叠加原理,推导隧道在断层影响区内开挖引起的地下水头分布的半解析公式,得到隧道涌水量的半解析解;经过对不同工况进行解析计算,并与数值计算的对比,证明所...     

某隧道断层区段流固耦合分析及涌水处治措施研究

针对泽雅隧道穿越F10断层破碎带区围岩破碎、涌水量大等问题,为保证隧道的正常施工,确保后期运营安全,采用ABAQUS数值分析软件建立是否考虑流固耦合的模型,分析不同工况下衬砌的力学特性,计算显示渗流的存在导致隧道衬砌最大总应力增加52.15%,衬砌最大弯矩增加75.4%。鉴于涌水对隧道力学特性影响较大,进而结合隧道实际情况进行涌水处治措施比选,选取泄水孔结合径向注浆的处治措施,并运用数值分析手段对注浆圈厚度和注浆材料渗透系数进行优化,计算结果显示注浆层厚度为5~7 m时,注浆材料渗透系数为围岩的30~50倍时施工效果较好。该分析结果有效指导了施工,可为类似工程提供参考。     

FLAC 3D在越岭隧道涌水分析中的应用

研究目的:以往的隧道涌水分析中,通常未考虑隧道开挖对应力分布再平衡的影响,而应力集中段落往往节理裂隙发育,也是地下水运移的主要通道,易发生隧道涌水现象。本文采用数值分析方法对隧道开挖后的应力变化进行模拟,确定新的应力集中位置,判断开挖后可能涌水位置,为隧道涌水分析及工程措施选用提供设计依据。研究结论:(1)在采用物探方法确定隧道涌水高危段落的基础上,利用FLAC 3D软件对隧道开挖后应力重新分布情况进行数值模拟,结果发现:断层破碎带和褶皱背斜部分对隧道围岩应力分布和位移变化有很大影响;(2)通过隧道围岩应力分布和位移变化分析,确定了DK 121+070和DK 121+300段附近为隧道开挖后应力集中位置,可能发生突水、涌水灾害,数值模拟涌水位置与实际开挖后涌水位置吻合;(3)本研究成果为隧道涌水高危段落的划分提供了一种新思路,为隧道涌水量分析及工作措施选用提供了设计依据。     

强富水地层隧道含水构造精细预报技术研究

锦屏水电站引水隧道群施工中面临高压大流量地下水,富水地段占隧道全长约40%,主要采取表面雷达、钻孔雷达及地震波CT 3种方法综合对地下水进行预报,在引入钻孔雷达后,预报隧道掌子面前方含水构造比一般物探方法要准确且直接得多。引水隧洞群工程自开工到全部洞室贯通4 a间,经过多次突涌水的考验,从典型断面突涌水实例可以看出:钻孔雷达与地震CT法相结合能够精细预报地下含水构造和岩溶分布范围,有效探测掌子面前方的不连续体,判断含水、破碎带情况,预报准确性高,效果良好。同时要重视地质分析,结合预报图件、地质资料、水文资料以及掌子面地质描述,开展综合细致的解译工作,才能更好地为地下水导排及安全预警提供设计依据。     

不同倾角断层对隧洞围岩稳定性影响

目前工程中隧洞受断层影响的案例越来越多,而断层与隧洞位置关系复杂,为了探讨断层位置对隧洞围岩稳定性的影响规律,本文以某圆形水工引水隧洞为工程背景,采用FLAC3D软件,用接触面单元模拟断层,探讨两种走向(平行断层和正交断层)下不同倾角断层对隧道围岩稳定性的影响.计算结果表明,在平行断层中,当断层倾角较小时,产生的塑性区较广,对洞顶围岩影响较大;当断层倾角较大时,对隧洞腰部围岩影响较大,会产生与无断层时相反的水平位移.在正交断层中,隧洞与断层相交段围岩稳定性较低;当断层倾角越小时,洞顶处与隧洞腰部处产生的位移越大,围岩稳定性越低;塑性区则随着断层倾角增大而增加,当断层倾角增大到一定值时,洞顶处与隧洞腰部处位移与无断层时位移相比,突变率较大,设计施工时应引起注意.     

不同倾角断层对隧洞围岩稳定性影响北大核心

目前工程中隧洞受断层影响的案例越来越多,而断层与隧洞位置关系复杂,为了探讨断层位置对隧洞围岩稳定性的影响规律,本文以某圆形水工引水隧洞为工程背景,采用FLAC3D软件,用接触面单元模拟断层,探讨两种走向(平行断层和正交断层)下不同倾角断层对隧道围岩稳定性的影响。计算结果表明,在平行断层中,当断层倾角较小时,产生的塑性区较广,对洞顶围岩影响较大;当断层倾角较大时,对隧洞腰部围岩影响较大,会产生与无断层时相反的水平位移。在正交断层中,隧洞与断层相交段围岩稳定性较低;当断层倾角越小时,洞顶处与隧洞腰部处产生的位移越大,围岩稳定性越低;塑性区则随着断层倾角增大而增加,当断层倾角增大到一定值时,洞顶处与隧洞腰部处位移与无断层时位移相比,突变率较大,设计施工时应引起注意。     

山岭隧道高压富水断层处理方案探讨

长大山岭隧道不可避免地要通过断层破碎带等不良地质,在隧道施工过程中,尤其是在断层带地下水发育、导水性良好、补给充分的情况下,极其容易发生突水突泥等地质灾害,严重影响施工及运营安全。本文对龙南隧道F8高压富水断层破碎带工程情况进行了综合分析,简要论述了穿越该断层所采用的超前支护措施、加强型排水衬砌、地表降水等综合工程措施,可有效控制隧道施工突泥涌水,技术经济效益高,可达到预期效果,可为今后此类隧道的设计与施工提供参考。     

基于GIS的岩溶隧道富水程度评价技术研究

研究目的:突涌水是岩溶地区隧道施工过程中最常见的工程地质问题,具有隐蔽性、突发性和破坏性强的特点,已成为当前隧道建设面临的主要难题之一。为有效防范突涌水灾害风险,本文采用GIS空间分析技术和层次分析方法,构建了多尺度、多因素量化融合的岩溶隧道富水评价模型,以系统反映各类因素对隧道富水的控制作用,有效提高岩溶隧道富水程度预测的准确性。研究结论:(1)由于岩溶隧道富水问题的复杂性,本文综合考虑岩性、地形、构造和水源等影响因素,建立了7个主要影响因子的量化分级标准,通过层次分析法构建了岩溶隧道富水评价模型;(2)采用评价模型对吕梁山隧道富水程度进行分析和预测,结果显示极强富水区占隧道长度的43.7%,强富水区占25.3%,中等富水区占12.8%,弱富水区占18.2%,与施工开挖后涌水量对比,预测准确率为84.3%;(3)本研究成果大幅提高了隧道富水评价的准确性,可为岩溶隧道富水程度和涌水风险预测提供实践参考。     

高地应力断层破碎带衬砌力学特性对比与分析

以高地应力区某穿越断层破碎带隧道为工程依托,通过三维数值模拟来分析随着掌子面推进过程中的围岩空间应力场的状态及其变化趋势。首先,根据弹性衬砌模型计算结果判断衬砌结构是否还处于弹性状态;其次,按照弹塑性衬砌模型进行某穿越高地应力断层破碎带隧道三维数值模拟。计算结果表明:高地应力区穿越断层破碎带隧道三维数值模拟应该采用弹塑性衬砌结构;弹性计算模型与摩尔—伦计算模型分别计算所得衬砌结构关键点位移量差别较大,弹性衬砌模型计算得到关键点位移均小于摩尔—库伦衬砌模型所得到的量值,且约为摩尔—库伦模型计算所得量值的50%;拱顶和拱腰主应力波动范围在掌子面通过z=-50 m平面前0.5B(B为隧道宽度)和通过后1.5B范围,墙脚主应力波动范围在掌子面通过前1B和通过后0.5B范围;弹塑性衬砌计算的主应力较弹性衬砌计算的主应力大;揭示了某穿越高地应力断层破碎带隧道衬砌的破坏形式与潜在破坏面。     

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.     

长大单坡隧道涌水段综合治理施工技术

通过重庆地区万开高速公路铁锋山2号隧道的施工,提出了长大单坡下坡隧道高涌水地段综合治理施工方法,采用地质超前预报探明涌水段位置和涌水规模,对涌水量大的破碎带采用超前深孔预注浆和超前管棚预注浆止水,并在初期支护后采用周边径向注浆防水。结果表明,该综合治理施工技术能有效地控制进入隧道水量,保证施工安全顺利进行。     

海底隧道涌水量的预测及其应用

海底隧道深埋于海水以下，处于高水压富水区，涌水是海底隧道的最大威胁。涌水量预测是海底隧道防排水设计和施工措施制定的依据。采用理论分析方法，推导了均质围岩中海底隧道注浆圈外表面、衬砌外水压力及涌水量的理论解析公式，并分析了涌水量与各量值之间的关系。通过对地下水渗流场数学模型研究，采用等效连续介质模型用数值方法分析了隧道渗流场的分布，计算出海底隧道的每延米涌水量，并与理论解析解进行了对比分析。结果表明：海底隧道的涌水量不仅与围岩和注浆圈的渗透系数的比值关系密切，而且还与隧道的半径、远场水压力、注浆圈的半径有关；数值计算所得结果与理论解析公式计算得到的涌水量基本一致；为了确保海底隧道施工及运营的安全，应采取“以堵为主，限量排放”的治水方案。     

大相岭隧道高压突水机理与预测分析

深埋长大高水压隧道涌突水潜在的危险部位往往位于隧道经过的断层及其影响带内,对断层处高压突水预测已经成为隧道及其它地下工程的一个关键技术难题。通过分析隧址区围岩储水空间、导水通道条件、涌水量、水头分布及水力梯度,对各断层高压突水危险性作出初步评价,在考虑隧道突水主要影响因素的基础上,根据突水机制(或模式)将高压突水划分为直涌型突水模式、冲蚀型突水模式及破裂型突水模式。进而分别讨论各种突水模式在大相岭隧道穿越各断层处的基本条件和突水可能性,对其高压突水危险性作出综合预测。