杨林隧道岩溶涌水成因分析及处治设计方案研究

结合杨林隧道右幅K19+903部位在典型富水岩溶发育、断层等复杂地质条件下发生涌水事件,针对隧道岩溶地区季节交替带的涌水特征,依据隧道勘察报告及实地踏勘分析涌水成因,采取超前地质预报地质雷达与实际开挖导洞相结合的方法对岩溶发育及地下水分布进行基本探明;在满足以上前提条件下,综合项目施工现场情况及施工实践经验确定处治方案,提出"洞内处理、近堵远排、分级泄压"一种新的动态处治设计思路,详细阐述了对该部位溶洞处理采取的主要处治设计措施。     

宜万铁路别岩槽隧道岩溶及岩溶水治理技术

别岩槽隧道全长3721m,隧道岩溶及岩溶水极其发育,因而,该隧道被列为宜万线8座一级风险隧道之一。在隧道施工过程中,先后遭遇F3断层突发性涌水、富水暗河岩溶大厅、充填黏土性溶洞、F1高压富水断层,以及背斜核部及两翼的岩溶渗流水等不良地质。针对这些不良地质,施工中采取径向注浆、超前帷幕注浆、大管棚超前预支护、迂回导坑、泄水支洞和泄水洞等一系列技术措施,取得较好的治理效果。     

岩溶发育区深埋隧道水岩相互作用机理

结合渝怀铁路圆梁山隧道涌水实例,运用地球化学和断裂力学有关理论分析岩溶区深埋隧道的水岩相互作用机理,探讨水岩相互作用对岩溶地区隧道施工发生涌水、突泥的影响。研究表明:岩体的水力劈裂作用导致的裂纹扩展属于Ⅰ Ⅱ复合型裂纹问题;隧道开挖改变岩溶地下水循环系统的平衡,特别是深埋隧道在高水压作用下,施工爆破等作业使围岩裂隙的连通性增大,张开度增加,围岩体内裂隙发生扩展是最终形成大岩溶管道的关键;在高水头压力作用地段,水力劈裂作用造成导水裂隙进一步扩展,导致本来并不连通的岩溶管道产生水力联系,形成大型岩溶漏斗系统;如果隔水层在爆破过程中被破坏,大量岩溶水和填充物进入隧道可能会造成突发性大规模涌水突泥事故。超前地质预报或加强灌浆是确保隧道施工顺利通过隐伏大型岩溶区的有力工程措施。     

大断面互通变截面隧道掘进技术

成渝客专通过新中梁山隧道联接重庆北站和重庆西站,在隧道内设置了3处大跨段,分别引出重庆北站左联络线、重庆北站右联络线和重庆西站右联络线。3个大跨段均采用错台式变截面过渡方式,最大开挖宽度21m,高度16.82m,最大开挖断面274m2,是普通双线隧道断面的2倍以上。其中重庆北站左联络线大跨段长230m,重庆北站右联络线和重庆西站右联络线大跨段长253m。大跨段开挖工法自小里程向大里程分别为台阶法、CD法和双侧壁导坑法;由于该大跨段由斜井进入施工,现场实际是从大里程往小里程方向施工,在D3K293+350处进入大跨段,隧道由单线隧道标准断面直接突变为最大断面。右线2处大跨段与左线大跨段的形式基本一致。     

中梁山隧道高压富水区帷幕注浆技术

依托中梁山隧道下穿余家湾水库段高压富水区工程,详细介绍超前全断面帷幕注浆的施工方案;综合采用红外探水法、超前探孔法、检查孔法等,对注浆效果进行检验 开挖揭露后证明,岩溶裂隙和管道可以得到有效封堵,且注浆效果良好.     

浅埋超大变截面隧道双侧壁导坑施工优化研究

轨道交通工程建设中,针对隧道洞身段内出现的超大断面,多采用双侧壁导坑法对其进行施工,但该方法在变截面隧道存在施工工艺转换难度大、开挖难度大、安全隐患大等工程问题,亟需对其进行改进。依托重庆轨道交通24号线一期工程出入段线区间隧道24 m宽大跨度变截面的双侧壁导坑法施工工程,基于该段隧址区域的地质构造特征等因素,分别在导洞先行、核心土支护形式、临时竖向支撑、临时横向支撑等方面进行优化。通过采取上述优化措施,该段隧道开挖及支护施工过程中监控量测及内力监测数据稳定可靠,受力体系稳定,可为类似洞身段大跨度变截面双侧壁导坑施工提供借鉴。     

超埋深特长隧道地质灾害分析与防治措施研究

在建谷竹高速公路大坪山隧道为一座分离式高速公路特长隧道,最大埋深892 m.根据实测隧道地应力、数值模拟、室内试验结果和岩爆发生判据,预测在隧道施工中由于高地应力可能发生岩爆灾害;根据岩溶地质调查,分析了隧道开挖时可能存在的涌水、涌泥、各种溶洞等地质灾害,并对部分地段最大涌水量进行预测.提出利用超前地质预报与信息化施工预测与防治地质灾害,并对可能发生的岩爆、岩溶等灾害提出具体防治措施.     

高速铁路隧道岩溶灾害及防治关键技术研究

为总结高速铁路隧道岩溶灾害及其防治关键技术,结合沪昆高铁、重庆枢纽及成贵高铁的典型实例,分别从综合超前地质预报、深埋隧道高水压富水区综合防控、强岩溶化洞段围岩成套加固和隧底大(巨)型溶洞跨越4个方面对目前高速铁路隧道岩溶中涌水突泥、强岩溶化洞段围岩失稳及隧底大(巨)型溶洞三类灾害的致灾机理及防治技术进行总结和分析。结果表明:(1)综合超前地质预报是预防岩溶隧道涌水突泥灾害发生的有效手段;(2)对高速铁路岩溶隧道高压富水区,可采用超前帷幕注浆、径向注浆堵水的综合防控技术;(3)强岩溶化洞段可采用圬工回填、钢管群桩、微型桩、旋喷桩等围岩加固技术;(4)对岩溶隧道底大(巨)型溶洞,可采用空心柱混凝土回填、桥梁跨越、桩基框架结构、桩筏结构等综合处理技术。     

华北丘陵区某隧道岩溶发育特征及处理措施研究

以华北丘陵区某岩溶隧道为例,为探明该隧道岩溶发育规律及成因,并据此提出具体的施工处治措施。对该隧道工程地质及水文地质特征进行综合分析,并在勘测及施工期间进行地质测绘、超前地质预报及地质雷达等一系列工程地质和物探工作。结论:该隧道岩溶为地下水沿裂隙溶蚀形成的竖向为主、弱发育、裂隙型无充填物岩溶;探地雷达及超前水平钻相结合的超前预报对隧道岩溶探测效果良好有效;采用"超前预报、注浆固结、超前支护、堵排结合、加强监测"等手段,对不同位置不同类型的溶腔进行针对性处理,现场显示处治措施效果良好。     

化马隧道涌水处理浅析

化马隧道涌水为高压宽张岩溶裂隙水,具水量大,压力高,涌水连续、贯通性好、补给水头稳定等特点。通过详细地质勘探、水文地质条件分析及准确地质超前预报,掌握了涌水的特点和性质,提出了采用迂回导坑绕避结合泄水洞排水的处理方案,顺利通过了隧道涌水段。     

浅埋大跨度隧道的合理施工工法

采用平面弹塑性有限单元法研究浅埋大跨度隧道的合理施工工法。以实际施工中拟定的双侧壁导坑加拱部跳挖法为基础,采用开挖分步相同、开挖顺序不同的三种施工工法。工法一和工法二均先开挖左侧壁导坑,再开挖右侧壁导坑,工法一先开挖两边,再开挖中间,工法二先开挖中间,再开挖两边;工法三的左、右两侧导坑同时开挖,拱部土体先开挖中间、再开挖两边。对三种施工工法产生的地面沉降、洞周塑性区及洞周变形通过有限元数值模拟对比分析,认为工法三最为不利,工法一是最优的。但考虑现有施工条件工法二为实际施工过程中拟采用的工法,该工法引起的地面沉降最大值可控制在30mm以内,满足沉降控制及对周围环境保护的要求。研究认为:若地面有建筑物需要保护,应先开挖邻近建筑物一侧的导坑,拱部也应先开挖邻近建筑物一侧的土体。     

罗家寨隧道岩溶段施工技术

介绍渝怀铁路罗家寨隧道岩溶地段采用分台阶开挖、小导管超前支护、围岩双液注浆止水及隧底溶洞处理等施工技术     

某岩溶隧道涌水预报技术探索

研究目的：提高隧道涌水预报的可靠性和预报工作效率，减少盲目性，为现场施工地质超前预报寻找一种较为适宜的地质调查与分析的方法。 研究方法：在勘察设计资料基础上，通过对隧道穿越区域地面及洞内工程地质及水文地质的实地调查，对岩溶发育的规律及隧道涌水进行相关性研究。 研究结果：通过研究，得知深大断裂对深部岩溶洞穴与暗河发育具有控制作用，划分出了隧道穿越区内重点涌水区段；对重点涌水区段，选择与探测目的相适应的中短距离电法物探手段进行详细探测，并预测涌水规模；运用洞内地质编录信息对预报方案及相关技术参数进行修正，实现了预报体系的逐渐优化。 研究结论：深大断裂对岩溶的发育控制作用显著，大型充水溶洞的总体发育方向与断裂走向相同；中短距离的高精度电法物探手段对水的敏感性强于弹性波法物探手段，适宜进行重点涌水区段的详细探测；岩溶区隧道涌水预报工作宜采用多手段协同预报的方法，以提高预报的可靠性及工作效率；预报的过程是一个不断优化的过程。     

岩溶隧道地质雷达超前预报及典型图像分析

地质雷达因其探测快速等优点,在隧道超前地质预报中得到广泛应用。地质雷达能够对岩溶隧道施工过程中常见的溶蚀裂隙带、溶洞和富水岩溶管道等进行有效预报。本文简要阐述了地质雷达在超前地质预报过程中的注意事项,并结合几个典型实例,分析地质雷达图像中波形、振幅和频率等特征,探索了雷达图像与隧道岩溶地质现象的相关关系。研究结果表明,溶蚀裂隙带、溶洞和富水岩溶管道的雷达图像,在波形均一性、振幅和频率变化及信号能量衰减等方面表现出不同的特征,这为进一步地质解释提供了较可靠的参考依据。     

壁板坡特长隧道岩溶发育特征与超前探测

岩溶是壁板坡隧道的主要不良地质类型,研究如何进行准确预报及分析岩溶发育特征,对隧道施工安全具有重要意义。根据实际揭露的岩溶,从纵向和横向两个方面,全面分析壁板坡隧道岩溶的发育特征,根据形状将岩溶分为长条型、半球型和点孔型。介绍壁板坡隧道TSP、地质雷达、红外探水及超前水平钻探相结合的综合预报方法,以左线某处溶洞为例,论证该综合预报方法的准确性,证明是适用于特长隧道岩溶地质超前预报的可行方案。     

挤压性围岩大跨隧道施工工法优化

以兰渝铁路新城子隧道为例,通过现场测试和FLAC 3D数值模拟,对挤压性围岩大跨隧道采用双侧壁导坑法2种不同开挖顺序时的隧道变形和衬砌受力进行对比分析。结果表明:采用双侧壁导坑法按常规顺序开挖导洞1～9比依次分层开挖上、中、下各导洞更有利于控制隧道变形,且二次衬砌受力明显较小;挤压性围岩隧道施工中相邻导洞贯通形成扁平洞室会导致大变形,施工中应尽量避免;2种开挖顺序隧道水平收敛均大于拱顶沉降,必要时可加强临时支护。     

梨树湾隧道岩溶涌水的处理

渝遂高速公路梨树湾隧道施工时,出现了较大规模的岩溶涌水,在查明涌水量、地下水补给情况及溶洞填充物性质的前提下,采用先开挖通过再径向注浆处理的施工方案,取得了较好的效果。     

超前地质预报在棋盘石岩溶隧道中的应用

研究目的:岩溶隧道因其复杂性、多变性和不确定性成为隧道施工中最容易发生突水、突泥等地质灾害的地方.目前难以准确预报出隧道前方不良地质体的具体类型、位置、规模,为了最大程度地减少岩溶隧道施工中造成的工程投入和人员伤亡,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:应用地质知识分析了棋盘石隧道出水溶洞的特点、力学性质,推测得知左侧壁存在溶洞的位置及规模;应用地质雷达对左侧壁及隧底进行了探测,探测结果显示左侧壁确实存在一个规模较大的溶洞,与地质知识推断结果大致相符,只是位置上有一些偏差,分析了产生偏差的原因;扎实的地质知识和必要的物探设备是做好超前地质预报工作必须具备的两个条件.     

圆梁山隧道毛坝向斜深埋大型充填溶洞及其形成机制分析

研究目的:圆梁山隧道施工开挖揭示,毛坝碳酸盐岩向斜核部和东翼在隧道洞身附近发育3个罕见的大型深埋充填溶洞,其中2#溶洞多次发生涌砂突水灾害,3#溶洞还发生过粘性土爆喷型突出灾害;通过对3个溶洞发育充填的基本特征及灾害特征的综合分析研究,阐明3个溶洞的形成机制,为整治设计提供地质依据。研究方法:采用地表与隧道洞内超前物探、洞内超前水平与斜向钻探、充填物测试和理论分析等方法。研究结果:通过综合勘探和理论分析,查明了3个溶洞各自发育充填的基本特征及灾害特征,初步阐明了溶洞的形成机制,目前3个溶洞已完成整治。研究结论:初步综合分析认为,毛坝向斜、特别是核部与东翼的层间滑脱和纵向张裂隙被NW~NWW向横张断裂所交切,为岩溶水的深循环提供了较通畅的原始空间与通道,岩溶水在此通道中形成倒虹吸循环,长期溶蚀及溶蚀裂隙流转化为管道流,强烈冲刷与顶板坍塌导致核部与东翼的层间滑脱和纵张裂隙部位发展为大型溶洞,后因深部径流条件改变而被逐渐充填,发育形成现今这种罕见的深埋大型充填溶洞。     

华蓥山隧道东口岩溶分析及溶洞处理

研究目的：通过对华蓥山隧道东口岩溶发育地质条件的分析及掘进段1000余m所遇3处溶洞的情况及处理措施，对在岩溶发育地段如何提早预防以减小损失提出建议。 研究方法：针对华蓥山隧道东口的地形地质情况，分析在东口段可能出现岩溶的地层，并结合施工实际中遇到溶洞的处理分析，得出岩溶隧道施工防止灾害性事故发生的处理办法。 研究结论：对岩溶隧道采取的超前地质预报工序为：远距离探测——中距离探测——近距离探测。采用地质雷达或其它物探手段对岩溶发育段落掌子面前方50m范围的岩溶情况进行探测并定位；根据远距离探测的结果对掌子面前方25m范围内的可疑点超前探孔进行精确定位，及早探明掌子面前方岩溶的富水存泥情况；根据炮眼钻孔及掌子面地质素描，判断掌子面前方的岩溶情况；根据超前探明的岩溶情况提前采取排或堵的预防性措施。