岩溶隧道涌水及其专家评判系统

在我国岩溶区许多的铁路、公路隧道及水工隧道的修建中,遇到大量的岩溶涌水、突泥问题,给工程施工和运营带来很大危害。基于岩溶水文地质学的最新理论和国内外工程实践,结合作者多年实践经验,提出隧道岩溶涌水专家评判系统。该系统认为岩溶隧道涌水是隧道与岩溶水系统在四维时空交汇的结果,因此,必须根据隧洞揭露的强岩溶层、岩溶水系统分布、水动力分带、岩溶结构面分析确定涌水的可能性及性质。在此基础上,根据岩溶水动态计算动态涌水量。      

基于AHP的岩溶隧道涌水专家评判系统及其应用

为了将岩溶涌水评判系统中定性描述的影响因子定量或半定量化,以便直观、有效地对隧道地质灾害进行预测预报,本文采用层次分析技术(AHP)将隧道岩溶涌水的多因素量化集成,并导出评判隧道岩溶涌水的综合指标（Skarst）,用于评判不同岩溶水文地质条件下隧道涌水的风险性。应用该模型对乌池坝隧道岩溶涌水进行评价,结果为: ZK259+890～ZK258+500段和ZK255+405～ZK253+182段属低风险区段,Skarst≤0.24;ZK256+300～ZK255+405段和ZK258+500～ZK257+500段为中等风险区段,0.24＜Skarst≤0.70;ZK257+500～ZK256+300段为高风险区段,Skarst＞0.70。      

岩溶地区地下水位变动带隧道涌水问题的思考

通过鸡冠山隧道涌水实例及广泛收集岩溶地区隧道涌水案例,总结出岩溶地区隧道季节变动带涌水具有反应时间快、水量大、泥沙重的特点,并综合分析地下水季节变动带隧道的水文地质特征,将其划分为一般山岭隧道及向斜构造地下水位变动带两种类型,且对两种类型涌水机理进行了阐述。岩溶地区隧道前期勘察应重点划分隧道岩溶地下水系统及地下水动力分带,查明岩溶发育特征与规律;施工期和运行期应结合岩溶揭露情况和涌水情况开展针对性的补充勘察,做好降雨、涌水过程和涌水压力监测,判断和预测最大外水压力和涌水量。针对涌水问题,提出封堵和排泄两种处理思路:施工开挖揭露的岩溶现象不可盲目封堵,需尽可能维持原通道的通畅,针对可能涌水的隧道衬砌设计不可仅考虑围岩结构,应充分考虑外水压力,做好围岩固结灌浆;常规隧道“环形排水系统+中心沟”排水系统可靠性差,针对大流量涌水,多采用泄水洞排水。      

隧道涌水预测方法及防治对策研究

隧道涌水是在隧道建设、运行过程中最为常见的一种工程事故,对于隧道的安全稳定和周边生态环境会产生较大的危害。本文对隧道涌水机理、隧道涌水量预测方法和隧道涌水的防治对策进行研究,认为岩溶地区水文地质条件和隧道开挖、爆破、钻孔等施工活动影响是导致隧道涌水的关键因素。根据地下水运动规律特征,涌水量的预测应采用地下水动力学法,建立计算模型进行推导计算,采取引排方案、泄水洞方案、堆积体加固堵水、绕避方案、注浆堵水等防治措施,从而达到防治的最佳效果。     

基于云模型的岩溶隧道涌水灾害危险性评价及其在青岩头隧道

针对当下岩溶隧道涌水灾害评价方法存在的问题和岩溶隧道岩溶涌水灾害危害极大的现状,为防控岩溶隧道施工涌水灾害,提出一种基于云模型的岩溶隧道涌水灾害安全评价方法。选取自然地理、不良地质和工程技术3个方面的27项指标,建立了岩溶隧道涌水灾害风险分级的评价指标体系;通过云模型正向正态云发生器得到综合评价数字特征并生成云滴图,再由最大隶属度计算结果确定评价等级;实际应用表明,评价降低了部分主观因素的影响且无需庞大数据库进行反复运算确认,评价结果与实际基本吻合,为岩溶隧道涌水灾害风险评价提供了一条新途径,可为岩溶隧道涌水防控工程措施决策提供依据。     

基于SVM的隧道涌水来源识别

隧道涌水来源识别是隧道涌水预测的前提和隧道水害防治的基础,为向隧道施工和管理等有关部门提供科学参考依据,基于隧道涌水及其可能来源的水化学信息,利用支持向量机（SVM）技术建立了隧道涌水来源识别模型,并以垫邻高速铜锣山隧道进行了实例分析。结果表明,该隧道涌水主要来自区域嘉陵江组和雷口坡组岩溶含水岩系中的地下水,虽有须家河组碎屑岩含水岩系的地下水混入,但在量上不占优,上述结论与隧道地区地表水、井泉水及煤矿水的动态监测结果反映的信息相符,侧面反映出SVM在隧道涌水来源识别应用中具有推广价值。     

特长隧道岩溶涌水量预测方法分析

由于岩溶区隧道穿越空间的复杂性、多变性和特殊性,加之地区差异性和水文循环系统的不确定性,各类预测方法均存在其自身的缺点,致使涌水量预测与实际存在一定差异。从水文机理和岩溶水的运动特征出发,结合岩溶区快速补给与慢速补给的差异与特征,采用水均衡法、地下水径流模数法和隧道涌水专家评判系统3种方法,对金奎地特长隧道岩溶涌水进行预测分析。结果显示,水均衡法计算结果值最大,径流模数法计算结果值最小,专家评判系统计算结果值在二者之间。经验证,专家评判系统更为精确,该方法强调次降雨对隧道岩溶涌水的作用,提高了隧道岩溶涌水量预测的精度。      

岩溶区隧道涌水研究现状及建议

主要从涌水量预测、地质超前预报技术和涌水处理三个方面总结分析了岩溶区隧道涌水的研究现状,并就相关问题进行了探讨,提出了自己的见解。      

岩溶地区长大隧道涌水灾害预测预报技术

对隧道岩溶灾害研究，前人曾做过大量细致的工作，但由于问题的复杂性，论述多停留在灾害的一般定性描述，距解决实际问题尚有较大差距，本文将重点研究长大隧道岩溶涌水等灾害的预测预报技术，文中简要介绍了岩溶地区长大隧道岩溶水的特殊性，分析了隧道涌水涌 泥及地表塌陷等灾害发生的规律。在此基础上提出以环境同位素技术，浅层反射波法，层析成像技术为主的结合化学动力学水文地质学理论的综合预测预报技术。     

石太客运专线特长隧道涌水灾害预测研究

介绍了模糊综合评判方法及其应用步骤,在分析石太客运专线特长隧道地质构造、围岩类别、降雨量、地表环境特征等因素的基础上,建立模糊综合评判矩阵对隧道涌水进行预测。结果表明,模糊综合评判方法能很好地预测隧道涌水量的大小等级。     

多级水流系统耦合下深部岩溶分异研究——以川东隔挡式构造区中梁山背斜南段为例

新构造运动背景下,干、支流对地壳抬升反应速率的差异,导致具有不同排泄作用的河谷广泛组合,形成多级地下水流动系统,地下水作为岩溶含水系统发育的主要控制因素,多级水流系统的空间耦合影响岩溶发育分布规律。文章首先根据中梁山背斜南段岩溶槽谷横向沟谷的发育特征,将岩溶槽谷划分为渗流区、分流区、外流区;结合横向沟谷控排作用与地形指数,分析多级水流系统耦合的空间分异特征。其次通过隧道建设背景下地表水漏失、隧道涌水情况及隧道施工揭露岩溶现象验证在多级水流系统耦合效应下深部岩溶发育特征。结果表明:渗流区以区域水流系统为主,隧道涌水量巨大,水流通道连通性良好,地表水基本干涸,深部岩溶发育强烈;分流区除了近河谷地带以局部水流系统为主、深部岩溶发育较弱以外,宽缓分水岭地带的地下水流动仍然以区域性流动为主,深部岩溶较发育,隧道涌水量较大,地表水与深部岩溶地下水水力联系较好,隧道建设对地表水影响严重;外流区以局部浅循环为主,深部岩溶发育程度弱,深部岩溶水与地表水水力联系较弱,地表水漏失程度一般。本研究不但拓宽了托特多级水流系统的应用领域,为岩溶发育理论研究提供了新的角度,同时为深埋岩溶隧道建设的危险性评价及引发的环境负效应研究提供理论指导。     

云南万寿山地区岩溶水系统特征及隧道选线研究

岩溶地区隧道建设中常发生突水、突泥等地质灾害,危及工程和施工人员安全,故隧道线路的优化工作尤为重要。本文以三清高速万寿山隧道为例,通过大比例尺水文地质调查,查明了区域岩溶水系统的空间展布和岩溶地下水的循环特征,研究了不同隧道方案与岩溶水系统的空间位置关系,并预测不同线位方案岩溶水害的发育特征。在此基础上,选取隧道穿越断层数量、隧道穿越岩溶含水层长度、最大突水压力以及最大突涌水量作为隧道方案比选的定量评价指标,基于层次分析法,建立岩溶地区隧道线路综合评价模型。对不同线位方案进行地质比选,结果表明:C方案的岩溶水文地质条件相对较好,岩溶突水突泥风险最低。      

地质雷达在公路隧道超前地质预报中的应用

在公路隧道施工中,由于勘察设计的局限性和隧道围岩地质条件的复杂多变性,施工人员对隧道掌子面前方的不良地质情况往往了解不清,致使隧道掘进过程中局部地段经常出现塌方、涌水等地质灾害,导致人身伤亡,工期延误,造成巨大的经济损失。因此,在公路隧道施工中进行超前地质预报就显得十分重要。本文以崇- 遵高速公路夏家庙隧道掘进超前地质预报为例,介绍了地质雷达方法在溶洞等不良地质灾害预报中的应用。      

岩溶隧道涌水量综合预测——以朱家岩岩溶隧道为例

长期以来岩溶隧道涌水问题是国内外隧道施工中的重大难题,往往对工程造成极大危害。基于岩溶水文地质学的最新理论和国内外工程实践,结合多年的经验,提出"岩溶隧道涌水量综合预测四步建模法"。运用地球系统科学的理论与方法,辅之系统论原理和类比方法,从多种地质调查与监测手段入手,在分析确定岩溶地下水系统结构特征(特别是地下岩溶含水介质类型)与其内水流运动关系的基础上,采用流量衰减分析法、物理模拟和BP神经网络模型三者相结合的方法,对岩溶隧道涌水量进行综合预测研究。     

川东南隔挡式构造区隧道空间展布影响下岩溶涌突水特征简析

隔挡式构造区隧道工程涌水特征研究多局限于某个具体隧道工程及对应的特定岩溶水系统,缺乏关于隧道空间展布影响下涌突水问题的系统研究。文章提出以隧道穿越区岩溶发育及岩溶水水平与垂直分带差异作为隧道空间布置类型划分的主要标准,将隧道空间展布区的岩溶水文地质特征分为七类,对不同类型中岩溶含水介质空间结构特征、岩溶发育差异以及岩溶水在此区域流动的特点进行分析,并对八种类型的隧道涌突水的特征进行比较。据此,结合研究区拟建渝万客专铜锣山隧道和明月山隧道案例,分析此两隧道展布区域的岩溶水文地质特征,分别属于补给-垂直入渗型类型及补给径流-水平径流型类型。进一步对此两隧道可能遭遇的岩溶涌突水进行定性评价和涌水量计算,认为铜锣山隧道主要出现雨季涌水现象,水量大小受降雨强度控制,而明月山隧道涌水量较大。      

牛栏江引水工程岩溶隧洞涌水准确性分析

由于岩溶地区发育的复杂多变性,对于如何准确地预测复杂岩溶地区长大隧洞涌突水量,已成为一直以来难以突破的水文地质大难题。本文基于牛栏江—滇池引水工程中涌突水实例分析,从地层岩性特征及地质构造的影响、涌突水预测方法选取、计算参数选取、隧道涌水影响范围确定、水文地质单元划分5大主控因素,分别总结分析各因素对隧道涌突水预测准确性的影响。根据不同因素控制下其预测值与实际值的变化规律,提出提高隧道涌突水预测准确性的方法,并结合工程实例验证其可行性。其结论可为以后提高岩溶地区隧道涌突水预测准确性提供借鉴。     

岩溶隧道涌突水灾害危险性评价指标体系及量化取值方法

深入分析了岩溶隧道施工过程中涌突水灾害的超前预测预报及风险评价体系的研究现状,提出了国内外关于岩溶隧道涌突水灾害的超前预测预报尚处于探索性研究阶段、如何提高预测预报的精度成为长大深埋隧道施工中涌突水灾害防治最为迫切、最为关键的问题。采用理论分析与实例统计相结合的方法,查明了岩溶隧道涌突水灾害的孕灾环境与主要致灾因子,选取“岩石可溶性、地质构造条件、地表汇水强度、地下水循环交替强度、隧道与地下水位的相对位置关系”5个评价因子,建立了岩溶隧道涌突水灾害危险性预测评价指标体系,并采用定性与定量化相结合的方法,重点对评价指标的量化取值方法进行了研究。     

隧道信息化施工岩溶裂隙水超前地质预报

隧道突水是岩溶地区隧道信息化施工过程中经常遇到的一类地质灾害,给施工安全带来了重大危害和经济损失,因此,对隧道掌子面前方的岩溶裂隙水进行准确及时的超前预报,是岩溶地区隧道动态设计与信息化施工中亟待解决的重要问题,具有重要的理论意义和重大的工程实用价值。总结了隧道信息化施工中岩溶裂隙水超前预报方法,重点介绍了在水文地质分析的基础上,综合运用TSP预报系统和红外探水法两种方法对某特长公路隧道岩溶裂隙水进行了工程实例探测,收到了良好的预报效果,对类似工程具有一定的指导意义。     

贵州木孔煤矿底板岩溶水系统特征分析

采用系统理论的观点,较详细的剖析了底板岩溶水系统的结构和功能特点。分析结果表明：底板岩溶水赋存于由裂隙、溶隙、溶孔等构成的多重介质,为裂隙溶洞型储水类型;地质构造、岩性差异对系统结构空间格局有着重要的控制作用;研究区底板岩溶水可分为一个地表汇水系统和三个地下水系统,均属于浅层水循环系统：岩溶水主要补给来源于降水,以集中式点状排泄,各系统水动力特征参数相当,平均径流模数在2.29～4.99L/（s.km2）;系统地下水水化学类型主要为HCO3-Ca或HCO3-Ca.Mg,矿化度低,循环周期短。针对7号煤层开采的可行性,初步采用模糊边界进行了安全分区。以上结论对木孔煤矿采掘过程中底板突水预测具有重要的指导意义。