地球物理测井技术在铁路隧道勘察中的应用探讨

地球物理测井技术在铁路隧道勘察中主要用以优化设计、确定孔内岩层完整性、破碎程度、以及划分含水层并确定补给关系,从而为隧道设计及施工人员采取合理的手段和防护措施提供依据,消除隧道施工过程中的潜在危害.通过声速测井和视电阻率测井可以联合确定岩层完整性及破碎程度,同时通过视电阻率测井、自然电位测井、井温测井可以划分含水层,通过井斜测井可以校正孔深,通过井中电视可以看到岩层的裂隙发育情况.故地球物理测井技术能够对岩芯进行鉴定补充,准确地判断岩层风化破碎程度、含水层及补给关系.     

水文观测系统在山区复杂岩溶隧道中的应用

水文观测系统的应用是指通过在复杂岩溶隧道建立水文观测系统,收集降雨量、涌水量、水压、深孔水位变化等数据,并对这些数据进行综合分析,以判断隧道施工过程中地质灾害（突水、突泥等）发生的可能性,据此可及时作出预警,确保施工安全。同时,这些监测数据也可作为结构设计的重要参考因素。此文结合宜万铁路的施工经验,对复杂岩溶隧道条件下建立水文观测系统的全过程作了详细介绍。     

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。     

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。     

高原隧道辅助井快速掘砌与施工安全性分析

结合高原复杂地质条件下长大铁路隧道施工辅助井施工,在借鉴矿山辅助井施工经验的基础上,通过分析比较,总结了铁路隧道竖井和斜井施工的技术方案。同时采用数值模拟的方法,考虑竖井结构施工的特殊性,分析了在围岩初始地应力、地层开挖后失水沉降等作用下井壁的内力和围岩应力。分析表明,高原隧道辅助井快速掘砌施工技术方案是安全可行的。     

基于VBA的钻孔投影里程程序初步探索

目前的地质勘察工作中,勘探孔的坐标、里程及偏移量多是在AutoCAD中采用人机交互方式读取,工作量大并且繁琐。采用VBA对AutoCAD进行钻孔投影里程程序的二次开发,程序中钻孔采取了块和块属性的形式,能够自动获得钻孔的编号、坐标、里程及偏移量,然后将数据保存于Excel中,并且将里程及偏移量写成工作中习惯的方式。钻孔图块维护和操作便捷,计算机自动获取的钻孔数据准确度高,程序界面友好,操作简单,极大减少了专业人员的工作量。经实际应用,效果明显,值得推广。     

基于激光扫描的隧道限界侵限检测研究

研究目的:铁路隧道作为重要的铁路设施,在长期运营期间可能发生形变灾害而影响安全,为杜绝此类灾害发生,隧道限界侵限检测是隧道检测的一项重要内容。随着我国铁路隧道里程不断增加,提高隧道限界侵限检测效率成为提升铁路工务部门工作质量的一项工作,高效快捷的检测方法必不可少。基于此,本文重点研究基于激光扫描的隧道限界侵限检测技术,旨在利用激光扫描能密集、连续地自动获取大量数据的特点,完成隧道限界侵限的检测及侵限值的计算。研究结论:(1)激光扫描技术可以有效地采集铁路隧道内壁轮廓,作为隧道限界侵限的检测依据,进而判断是否存在限界侵限问题;(2)试验证明,利用激光扫描方法检测隧道内壁轮廓的测量精度达到±4 mm;(3)本研究成果可以有效针对铁路隧道限界侵限问题进行检测,用于指导维修养护工作,可为铁路的安全运营提供帮助。     

拉日铁路吉沃希嘎隧道地热异常特征与防治措施分析

地热是拉日铁路吉沃希嘎隧道施工中的主要工程地质问题,查明隧址区地热分布特征,并且制定高温热害防治措施非常重要。勘察中结合物探异常数据,布置钻孔实测地温,绘制测温曲线,揭示了隧址区地热分布规律;通过钻孔测温数据和地温梯度值对隧道地热异常区地温分级和预测。同时在分析区域地热地质背景的基础上,较为详细地评价了地热成因及高温热害对隧道建设的影响,并给出了相应的防治措施。     

超前地质预报中地质钻机的应用与优化

超前钻孔是超前地质预报技术的一项重要内容,是探测岩溶、断层破碎带、软弱围岩、突水突泥等地质灾害的重要手段,其投入小、操作简单、预报效果直观,已经广泛应用于岩溶隧道施工中.地质钻机是超前钻孔采用的主要工具,决定了预报效果、钻孔速度以及经济效益.以宜万铁路白云山隧道的超前地质预报为例,介绍地质钻机的选型、改进及工艺优化,以充分发挥地质钻机的作用.     

长大铁路隧道大断层注浆段控制爆破技术

针对在建怀邵衡铁路岩鹰鞍长大隧道大断层注浆段掘进施工难题,运用理论分析和现场调查等方法,在对工程水文地质和断层条件以及注浆实施结果分析的基础上,进行了开挖方法比较和注浆洞段爆破方案分析,进而提出了总体爆破方案和爆破控制参数,并确定了炮孔布置与起爆方法及起爆网路。实践表明:按照提出的长大铁路隧道大断层注浆段控制爆破技术及施工参数能够较好地完成钻孔、装药以及起爆等工作,可以获得较好的爆破效果;同时也能很好地保证隧道注浆段围岩稳定和结构安全,为工程顺利施工奠定了坚实的基础;同时也为矿山、公路、铁路以及其他类似隧道工程提供很好的参考。     

向莆铁路长大隧道群地温预测和测试分析

研究目的:向莆铁路戴云山脉越岭隧道群中4座长大深埋隧道在施工期间均出现高地温灾害,本文欲寻找一种深埋隧道洞身原始地温的测试方法,通过深埋隧道洞身的实测地温与勘察期间采用综合测井预测的地温进行对比、分析,验证长大深埋隧道高地温危害预测的准确性。研究结论:通过研究,得出以下结论:(1)通过在深埋洞室内钻水平深孔、埋设测温探头和注浆封堵,并通过长期观测和数据分析,才能获得真正的原始地温数据;(2)勘察期间预测的最高地温和高地温范围与施工期间的实测值相比偏小;(3)在预可、工可阶段,福建地区深埋洞室可按地温梯度3~4℃/100 m预测,初设、施工图阶段,宜在综合测井的地温梯度基础上提高1.5~2.0℃/100 m;(4)本研究成果可供华东地区其他铁路、公路等深埋洞室工程借鉴和参考,进而提高勘察期间地温预测的精度。     

单线隧道全断面光面爆破

铁路隧道单线开挖采取全断面光面爆破,开挖轮廓整齐,维持岩体稳定,确保施工安全质量.同时减少了开挖数量和衬砌圬工数量,降低造价.并且全断面开挖更带有创新,它直接加快了施工进度.其解决方法为爆破技术参数的选定及钻孔精度控制.     

铁路隧道底鼓段围岩蠕变参数反演方法研究

研究目的:某铁路隧道底部粉砂质泥岩蠕变导致仰拱结构持续底鼓,致使列车降速行驶,对铁路运行造成安全隐患。为较准确获取仰拱底鼓区粉砂质泥岩的蠕变参数,本文基于某隧道仰拱5年多的底鼓变形实际监测数据,建立室内岩石剪切蠕变试验与深度学习(GRNN)相融合的岩体蠕变参数确定方法,并对隧道仰拱蠕变变形进行长期预测。研究结论:(1)铁路隧道底鼓段粉砂质泥岩具有明显蠕变特性,该特性对隧道仰拱持续底鼓变形影响较大;(2)提出了基于深度学习的隧道底鼓段围岩蠕变参数反演方法,该方法结合底鼓段长期监测变形数据,能够有效获取隧底岩体蠕变参数,解决隧道围岩蠕变参数难以确定的难题;(3)反演得到的隧底岩体蠕变参数相应的底鼓变形值与实测值拟合度较高,验证了该方法的合理性;(4)本研究成果可为隧道围岩蠕变参数确定、仰拱蠕变变形预测和底鼓治理提供理论依据。     

铁路隧道现场监控量测回归分析

介绍了包西铁路通道大保当至张桥段铁路中新九燕山隧道现场监控量测记录和数据的回归分析方法,应用铁路隧道现场监控量测结果,可以指导铁路隧道现场施工,科学合理确定开挖方法,及时施工二次衬砌,从而保证铁路隧道施工顺利进行。     

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。     

高速动车组通过合武铁路湖北段隧道空气动力性能测试

合武铁路是我国首批开通的时速250 km的客运专线之一。获得高速列车进入隧道后的空气动力学效应相关测试试验数据,对于我国高速铁路设计中隧道断面参数和辅助坑道的设计参数合理性评价等具有重要意义。合武铁路联调联试期间,对列车通过合武铁路湖北段隧道时进行了空气动力性能测试,测试结果表明,我国高速铁路隧道工程设计能够满足舒适度要求。     

铁路隧道施工地质预报物探法

铁路隧道建设安全直接关系到人民生命财产安全,关系到又好又快地实施铁路高标准大规模建设,尊重客观规律,运用科学方法,开展铁路隧道地质预报势在必行。广义的隧道预报是工程地质勘察成果,传统的隧道预报方法是地质法。用物探法进行预报当前应用最广泛,其主要方法有地震反射法和电磁波法。     

铁路隧道洞门体系极限状态及可靠度研究

研究目的:铁路隧道洞门结构体系受力极为复杂,本文从结构可靠度理论出发,建立一套系统完善的铁路隧道洞门极限状态研究方法,为铁路隧道洞门的设计和规范转轨提供参考。研究结论:(1)铁路隧道洞门结构体系可靠度是串联系统,可通过失效概率或可靠指标进行度量,采用近似方法计算铁路隧道洞门结构的可靠度是一种有效而实用的途径;(2)提出铁路隧道洞门体系可靠度分析和计算方法,实现了铁路隧道洞门的可靠度分析计算,并通过实例进行了验证,通过对时速为140 km单线铁路隧道端墙式洞门的安全概率进行计算,其安全概率在99.22%以上,倾覆极限状态是隧道洞门结构失效主要控制模式;(3)本文提出的铁路隧道洞门极限状态设计方法,可直接指导铁路隧道洞门设计。     

基于PSO-RBF神经网络模型的铁路隧道突水危险性评价

突水是铁路隧道施工过程中发生频率最高的灾害事故,为有效预防突水事故,降低隧道施工风险,保障施工人员安全。在已有研究基础上选取10个核心指标作为影响突水事故发生的判断依据,收集50组典型隧道突水实例数据作为突水危险性评价的研究样本,运用粒子群优化算法(PSO)优化径向基神经网络(RBF)后,对样本数据进行训练测试,建立PSO-RBF神经网络铁路隧道突水危险性评价模型。最后,将该模型应用于井家山隧道验证其实用性。实例研究表明：PSO-RBF模型能够准确对井家山隧道突水危险性作出判定,且与梯度下降法改进的RBF神经网络相比,PSO-RBF神经网络模型具有更高的准确率和更快的迭代速度。     

张唐铁路燕山越岭隧道地质选线研究

张唐铁路穿越燕山山脉,地形起伏大,山坡陡峻,地质构造复杂,煤矿铁矿铜矿采空区发育,水文环境因素影响大,如何在地质复杂地段进行越岭隧道方案比选,是张唐铁路地质勘察的工作重点。结合张唐铁路燕山越岭隧道两大方案,对隧道地质条件及经济技术条件进行综合分析评价,最终提出了合理的地质选线意见。