超前预测预报在笔架山隧道施工中的应用

由于地质条件的复杂性,隧道施工中难免会遇到诸如岩溶突水、岩爆、围岩大变形、塌方等地质灾害问题。超前预测预报技术作为隧道勘察结果的进一步认识和补充,在隧道施工减灾、防灾方面发挥着重要的作用。以笔架山隧道为例子,针对该隧道复杂的地质条件,采用工程地质方法和物探方法相结合,以隧道内地质观测分析与设备测试相结合的超前预测预报技术,成功地预报了掌子面前方的地质信息,有效地指导了该隧道的安全施工。     

二郎山公路隧道岩爆特征与预测研究

根据二郎山公路隧道施工中记录的200多次岩爆资料,总结隧道的岩爆特征,并采用"地质超前预报法"和"σθ/Rb判据现场测定预测法"两种方法,对岩爆预测问题进行有益探讨.     

二朗山公路隧道岩爆特征与预测研究

根据二郎山公路隧道施工中记录的２００多次岩爆资料,总结隧道的岩爆特征,并采用“地质超前预报法”和“σθ／Ｒｂ判断现场测定预测法”两种方法,对岩爆预测问题进行有益探讨。     

隧道施工期洞身段滑坡的超前地质预报

针对隧道施工期洞身段的滑坡超前地质预报, 以某高速公路某座隧道为例进行技术探讨, 介绍了隧道工程概况及滑坡区域基本工程地质条件。采用地质法中的趋势外推法、地质雷达波反射法、超前钻孔法, 对滑坡在隧道穿越区的延伸、规模、物质组成、工程和物理力学特性及其与隧道的空间位置关系进行了分析预测。得出了超前地质预报的综合评判结论, 减小甚至规避了单一方法的缺陷, 并提出了针对性的施工处治思路。实践证明本隧道洞身段滑坡超前地质预报是成功的, 对类似工程具有一定的参考价值。     

西南地区某隧道围岩岩爆预测研究

岩爆预测一直是地下工程领域中的世界性难题。本文以西南某隧道工程为例,从岩爆形成的3个条件:岩石岩爆倾向性、岩体完整性和高地应力环境3个方面着手,应用最大储存弹性应变能指标Es和岩石脆性系数B,对深埋隧道区段内可能发生岩爆的石英砂岩、灰岩岩体进行岩爆倾向性分析预测; 基于地应力测量数据资料,采用地质过程动态模拟的有限元分析方法,反演分析隧道工程区岩体地应力场,对隧道高应力区段作出判断; 根据现场所取样品试验结果综合分析隧道围岩的物理力学性质、岩石单轴抗压强度等。在分析和总结前人岩爆预测预报方法的基础上,以工程地质分析为基础,详细阐明隧道岩爆发生的条件,并以岩体力学和非线性科学理论为指导,采用地质综合分析、应力强度比法对隧道可能发生岩爆的部位及其强度进行综合预测。     

综合超前地质预报技术在马桑哨隧道中的应用研究

马桑哨隧道通过地段岩溶发育、水流量大、断层破碎带多,地质条件十分复杂。施工过程中采用了包括TSP203、地质雷达、地面调查、地质素描和超前水平钻孔多种方法相互印证、相互补充的综合地质预报技术。以马桑哨隧道超前地质预报为例,通过开挖后揭示的信息与预报结果对照,表明了综合超前地质预报的准确性。对类似工程的超前地质预报工作具有一定的指导和借鉴意义。     

超前地质预报在高风险岩溶隧道中的应用

石林隧道为Ⅰ级风险隧道,为云桂线全线重点控制工程。本文简述了各种超前地质预报方法的特点,针对石林隧道穿越岩溶、断层、破碎带等复杂地质条件,以地质调查法为基础,运用多种方法进行综合超前地质预报。通过开挖验证,围岩实际情况与预报结果基本吻合,使隧道施工在高风险段落能够及时采取有效的预防措施,并优化了施工方法,为石林隧道的安全施工提供了强有力的信息支持,使石林隧道安全快速的通过了各种不良地质地段及高风险段落。     

武隆隧道岩溶地质超前预报综合技术

武隆隧道全长9418m,为渝怀铁路第二长大隧道。该隧道的施工地质条件非常复杂,存在浅埋段、断层破碎带、岩溶暗河、非煤系地层瓦斯和岩爆等不良地质现象。其中,岩溶、暗河以及岩溶涌水是本隧道施工的最主要地质问题。根据岩溶垂直分带结果,武隆隧道处于混流带中,特别是多在季节变动带与水平迳流带之间。自隧道开挖揭露以来,多次发生大型、特大型岩溶涌水灾害。作者根据武隆隧道施工的特点,以地质法为基础,以HSP声波反射法为主要手段,结合TSP203系统和钻探等的超前预报综合技术,进行岩溶地质超前预报。实践证明,武隆隧道综合地质预报技术的应用是基本成功的,值得在同类隧道施工地质预报中借鉴。     

超前地质预报在高风险岩溶隧道中的应用

石林隧道为Ⅰ级风险隧道,为云桂线全线重点控制工程。本文简述了各种超前地质预报方法的特点,针对石林隧道穿越岩溶、断层、破碎带等复杂地质条件,以地质调查法为基础,运用多种方法进行综合超前地质预报。通过开挖验证,围岩实际情况与预报结果基本吻合,使隧道施工在高风险段落能够及时采取有效的预防措施,并优化了施工方法,为石林隧道的安全施工提供了强有力的信息支持,使石林隧道安全快速的通过了各种不良地质地段及高风险段落。     

多种超前地质预报方法在雪峰山隧道中的应用

雪峰山高速公路隧道为上海至瑞丽国道主干线湖南省邵阳至怀化高速公路上最大的控制工程,全长约7 km,最大埋深约850 m,目前正在施工。本文主要介绍了多种超前地质预报方法在雪峰山隧道中的应用。在雪峰山隧道的超前地质预报中以地质分析为主线,运用了多种预测预报方法,取得了较好的效果。     

地下工程岩爆预测的综合集成方法

鉴于地下工程中岩爆预测的各种方法的局限性以及预报准确率低的现状,提出了地下工程岩爆综合集成预测的学术思路。这种学术思路将定性预测与定量预测相结合、单因素预测与多因素预测相结合,引入处理复杂性问题行之有效的非线性科学理论,对岩爆进行综合集成预测。详细介绍了岩爆预测的综合集成方法,包括：地质分析预测法、应力强度比法、层次分析—模糊评判法和神经网络法,并将其应用于雅砻江某水电站交通隧道岩爆预测中,取得了较好的效果。     

直墙拱形巷(隧)道岩爆试验及劈裂与剪切分析

针对岩爆试验及监测研究的不足,开展了直墙半圆拱形巷（隧）道岩爆单轴压缩试验、声波监测及岩爆破裂的劈裂与剪切分析。结果表明,巷（隧）道围岩呈现起伏粗糙破裂面和劈裂后的薄块体,试样整体也呈现出明显的劈裂岩爆现象;波速可以很好地反映围岩内部损伤演化进程,将围岩波速由持续不变到开始变小点作为临界损伤点,可以通过监测波速变化进行围岩岩爆的预测预报;通过监测声波波形尤其是对波形稀疏、周期变长的监测,可以很好地掌握围岩内部的全程发展变化情况;通过综合监测声波的波速、波形稀疏、周期变长,达到定性、定量相结合,及时、准确地预测、预报岩爆,以保障人员、设备安全;得出了由应力强度比和压拉比来判定劈裂岩爆发生的综合表达式以及与应力强度比岩爆烈度分级标准相对应的压拉比数值;劈裂岩爆发生的应力强度比即应力判据在0.27～0.80之间（R为10～30时）;随着满足劈裂岩爆发生的应力强度比的增大,其越接近满足剪切破坏条件,破坏主要形式将向剪切破坏方向发展。     

苍岭隧道岩爆特征与影响因素的相关性及防治措施研究

本文在分析总结苍岭隧道岩爆特征的基础上,阐述了岩爆特征与隧道内各影响因素之间的相关性。分析认为,隧道内岩性与应力条件对岩爆发生的影响作用最大,隧道中部区段埋深较大处均产生了中等岩爆;异形或加宽断面及围岩干燥地段较一般断面及地下水发育处更易产生岩爆,且岩爆发生具有一定的时间性及空间性;岩爆机制主要为压致拉裂破坏及压致剪切型破坏。采取了针对性的防治措施,重点通过隧道掘进过程中改善围岩的物性条件及采用合理的初期支护措施来有效防治岩爆的发生与发展,同时利用掌握的岩爆规律,对于尚未贯通的右洞开挖起到指导性的作用。     

基于数字散斑技术的深埋隧道围岩岩爆倾向相似材料试验研究

利用相似材料模拟方法,借助数字散斑观测技术,对深埋隧道围岩岩爆倾向进行试验研究。分析考虑材料强度、开挖速度和支护作用影响下的岩爆发生和破坏规律,寻求岩爆发生与深埋隧道变形破坏之间内在的联系。试验结果与现场实际发生岩爆强度较高的岩石类型花岗岩、闪长岩等相比,破坏特征相似,且围岩强度越高,岩爆发生可能性越大;在高地应力状态和完整岩体中开挖速度对岩爆的发生影响较大;锚网支护对隧道围岩变形有一定的控制作用,也可一定程度上避免岩爆发生。支护试验结果与现场实际支护效果一致,随支护强度提高,隧道抵抗力增加,整体变形减小、稳定性提高。所得试验结论为深埋隧道的合理设计和安全开挖提供技术指导和理论依据,对革新深埋隧道开挖技术和支护技术具有重要的意义     

隧道地应力测试及岩爆预测研究

高地应力以及由此诱发的地质灾害（如岩爆等）是目前隧道施工中经常遇到的工程地质问题,地应力测试则是进行隧道岩爆及其其他灾害预测预报的重要内容,利用岩石声发射Kaiser效应测试地应力应用较为广泛,作者采用岩石声发射Kaiser效应法对隧道岩体初始地应力场进行了测试,结果表明,笔架山隧道应力总体状态为稳定型,岩体应力量级普遍较低。利用所测得的地应力场数据,结合国内外相关岩爆判据判定和理论分析,进一步得出笔架山隧道不会发生岩爆的结论。通过2D-σ有限元数值模拟,对笔架山隧道开挖中是否会产生岩爆等施工地质灾害做出了最终的判定,这种综合预测方法的准确性和可靠性较以前单一的岩爆预测方法大大提高,在岩爆预测理论和工程应用方面具有很好的参考价值。     

爆破扰动下TBM隧洞时滞型岩爆特征及影响机制研究

时滞型岩爆的发生通常具有很强的随机性,会对施工安全造成巨大的威胁,而开挖扰动、爆破扰动等均会对潜在时滞型岩爆区产生不同程度的影响。依托某隧道掘进机（TBM）引水隧洞,采用理论分析和对比分析法研究了拆机洞爆破开挖期间K54+000—K54+700段发生的5次时滞型岩爆,发现：（1）强烈岩爆和中等岩爆区位于缓倾断层附近,围岩发育短小隐节理和含充填的细密节理,轻微岩爆距断层远或位于正断层附近,除含充填的细密节理外,均至少发育1条含充填物的倾向SW的陡倾结构面;（2）TBM法开挖隧洞时滞型岩爆滞后爆破时间更长,滞后工作面距离更远,且爆破对TBM隧洞的扰动作用相对较小;（3）爆破扰动使得潜在时滞型岩爆区围岩失稳变得容易,从而加速了时滞型岩爆的进程。研究成果可为TBM隧洞时滞型岩爆的预警与防控提供参考。     

深埋隧道地质构造发育段围岩压力的特点

以龙厦铁路象山特长隧道地质构造发育、埋深大于500 m段围岩压力及围岩变形的现场测试资料为依据,对大埋深隧道地质构造发育段围岩压力的特点、变形压力的形成机制等进行了研究。研究表明：大埋深隧道,结构面或褶曲、逆断层发育,但地下水不发育的地段,即使围岩强度较高,隧道开挖后仍可能出现较大的变形;围岩较大变形主要是由于在自重应力和残余构造应力作用下被挤密的结构面在隧道开挖后因侧向限制消除而张开、扩容引起的,受其影响,初期支护将受到较大的围岩变形压力。上述地段围岩压力具有下列特点：（1）地下水不发育区段的围岩压力比地下水发育区段的大;（2）隧道纵向发育向斜的区段,拱顶至拱腰段围岩压力最大,越趋向于向斜核部,拱顶围岩压力越大;（3）发育褶曲的断面,与褶曲轴线垂直方向的围岩压力较大;（4）发育逆断层的断面,与断层倾向相反侧的围岩压力较大,该侧断层面附近的围岩压力最大,对侧断层面附近的围岩压力最小;（5）下台阶的围岩压力比上台阶的小,两者的相对差随上、下台阶施工间隔时间的延长而增大。     

深埋大理岩力学特性对岩爆发生条件的影响分析

岩爆作为深埋地下工程围岩的一种破坏方式,其发生条件受多种因素的制约。根据在锦屏二级深埋隧洞掘进过程中的岩爆统计结果,即使应力条件和岩体强度达到一定的要求,岩爆发生与否以及剧烈程度还与岩体力学特性有密切的联系。锦屏二级深埋隧洞沿线以大理岩为主,为此开展了大理岩力学特性与岩爆发生关系的相关研究工作。根据大理岩三轴压缩试验结果,验证了大理岩的脆-延-塑转化特性,确定了锦屏白山组大理岩的转化围压和相关的Hoek-Brown强度参数,并利用经验的方法初步评价了锦屏深埋大理岩的岩爆风险。为了进一步明确岩体力学特性对岩爆风险的影响,利用现场实际的岩爆破坏形态,通过考察不同深度处测点的应力路径,校核了现场岩体的力学参数。在此基础上分析了具有岩爆风险的围岩力学状态,分别研究了岩石强度、岩体完整性和岩体脆性特征对岩爆发生条件的影响。研究结果表明,锦屏大理岩岩石强度和脆性特征可以影响到锦屏深埋隧洞围岩岩爆风险程度,但其影响相对较小,而岩体完整性对岩爆风险形成具有比较明显的影响。     

深埋高地应力隧道勘察期岩爆烈度概率分级预测

岩爆是地下工程开挖过程中硬质岩体存储的弹性应变能突然、迅速释放的动态过程。我国西南山区正在建设或拟建大量深埋长大隧道,勘察阶段岩爆的准确预测对有效设计和控制投资十分重要。从隧道工程勘察阶段线路比选与设计需求出发,针对隧道勘查期岩爆灾害预测指标获取难、预测精度低的问题,以该阶段岩爆预测指标的易获取性为前提,利用贝叶斯网络解决不确定性问题的有效性来反映岩爆烈度与各影响因素的相关关系。基于473组岩爆灾害案例,采用4个预测指标（地应力、地质构造、围岩级别和岩石强度）来构建岩爆烈度朴素贝叶斯概率分级预测模型,利用十折交叉验证方法确定模型预测精度达84.47%。将该模型应用于雅安—叶城高速公路跑马山1号隧道岩爆段落,预测结果显示:28次岩爆预测中有24次正确、4次错误,准确率高达85.71%;其中2组错误预测中,现场判别为轻微-中等岩爆,而本文模型预测为轻微岩爆。验证结果表明所建立的贝叶斯网络模型具有良好的预测性能,研究成果可为我国西南山区深埋长大硬岩隧道勘察设计期岩爆灾害预测提供技术支撑。