顶部既有隐伏溶洞对圆形隧道稳定性影响的数值分析

隧道穿越岩溶区施工中,既有隐伏溶洞因其具有的隐蔽洞使得在工程上不能事先采取安全措施,易遭受猝不及防的破坏,给隧道施工和运行造成了很大的安全隐患,危害性较大。针对隧道穿越岩溶区大部分常见中、小尺度既有隐伏溶洞引起的岩溶隧道稳定性问题,采用数值试验方法,系统分析了隧道顶部不同尺度和距隧道不同距离的既有隐伏溶洞对圆形隧道围岩应力、位移和支护结构内力的影响,分析了隧道顶部既有隐伏溶洞引起的隧道围岩塑性区的变化特征。在数值试验基础上,对顶部隐伏溶洞引起的隧道位移变化规律内在机制进行分析。研究表明,一定范围内的大尺度既有顶部隐伏溶洞将引起隧道位移的增加和隧道围岩拉应力的增加。研究结果可为岩溶区隧道建设提供必要的技术支持,对岩溶区隧道设计与施工的科学化、定量化具有直接的推动意义。     

基于激光扫描和数值模拟的大型溶洞顶板稳定性评价研究

随着岩溶地区城镇建设、房地产开发的快速发展,岩溶地基稳定性成为房屋工程建设施工的关键问题之一。针对目前溶洞顶板稳定性分析经验的不足,本研究依托某房建施工项目,在钻孔勘探以及三维激光地质扫描工作的基础上,基于有限元模拟软件建立了溶洞数值分析模型,且按实际情况楼房和车库荷载对溶洞顶板进行稳定性分析,根据顶板最大主应力数据判断溶洞稳定性是否满足房建荷载要求,并据此提出合理施工意见。结果表明,三维激光地质扫描可为后期数值模拟提供很好的基础,有限元计算结果拟通过半定量计算进行验证,发现结果与数值模拟结果相接近,该方法使分析结果更接近实际情况,工作方法和研究成果可为相似地质条件下溶洞顶板稳定性评价提供参考。     

湖北鹤峰太坪隧道特大溶洞发育特征及稳定性评价

宜都至来凤高速公路太平隧道施工过程中揭露出特大型干溶洞,溶洞横穿左、右两幅隧道,沿隧道走向长约139m,宽约79m,体积约4.3×105m3,给隧道施工带来极大困难,隧道运营安全亦可能存在较高风险。通过对溶洞区的现场地质调查,分析了溶洞工程地质、水文地质条件,归纳总结了溶洞发育特征。通过数值模拟方法分析了溶洞围岩稳定性,结果表明,现状条件下整体基本稳定,但长期运营条件下整体稳定性安全储备不足。在此基础上,结合地质条件探讨了溶洞演化趋势,分析其对隧道工程稳定性的影响,并提出处治建议。     

深埋隧道围岩松动圈探测技术研究与数值模拟分析

围岩松动圈支护理论已被工程界广泛认同和接受,如何准确快速地探测松动圈深度更好的为工程服务,成为大家所关注的问题。以新建兰新铁路大梁隧道现场试验为依托,对测试断面围岩松动圈深度采用单孔声波测试法、地质雷达法进行探测,结合现场地应力及岩体物理力学参数实测结果进行数值模拟分析可知,以单孔声波测试法结果为基准,地质雷达测试结果与声波法测试结果基本一致,在围岩含水区域测试结果存在一定偏差,地质雷达发出的电磁波对含水区域比较敏感,发射和接收干扰较大,但地质雷达作为一种快速、无损的检测方法应该得到大力推广应用。由于数值计算时没有考虑爆破对围岩松动圈的影响,其计算结果与声波法探测结果相比偏小,但是两者的变化趋势基本上是一致的。数值计算应以现场地应力及岩体物理力学参数测试结果为依据,使计算结果更加真实,更好地为工程决策服务。     

基于多频钻孔声呐的溶洞探测方法研究

地下溶洞的形态及大小特征对该区域地质结构的稳定性计算和评价具有重要意义,而目前所使用的钻孔声呐法通用性低,很难同时满足探测精度和探测广度的需求。为此,在传统钻孔声呐法的基础上,提出了一种基于多频钻孔声呐的溶洞探测方法。该方法在考虑了不同频率对实际探测对象贡献大小的基础上,合成了多种频率的探测数据,有效解决了探测尺度和探测精度之间对立的问题。首先,推导了探测系统的最佳频率表达式,为优先和更大程度上体现不同频率对探测结果分析的影响提供基本参数,并构建了频率影响因子参数来描述固有频率与最佳频率之间的偏离程度;然后,在叠加了频率影响因子的基础上,综合合成了多种探测频率的探测数据,采用改进的频谱测距法完成了探测对象的精确测定;最后,在附加深度以及方位信息之后,实现了溶洞腔体形态的立体重建;并将该方法应用到了实际工程中,验证了方法的可行性和准确性。     

小型溶洞对隧道稳定性的影响分析

根据钻探、物探资料,拟建南京地铁3号线滨江路站—五塘村站沿线穿越的灰岩地层中有数量较大的洞径为2～3m的小型溶洞。通过对该地区地质背景的分析发现,岩溶明显受断裂构造控制,溶洞发育规模小但数量多,对开挖后隧道的围岩稳定性有一定的影响。采用数值分析法研究了小型溶洞尺寸、与隧道位置关系等不同因素对隧道围岩稳定性的影响。计算结果表明,当溶洞尺寸和位置变化时,围岩塑性区也发生变化,塑性区面积随着溶洞尺寸的增大而增大。溶洞位于拱肩时塑性区面积最大,对围岩的稳定性影响大,位于拱腰时最小。隧道开挖后拱顶和拱底处最易破坏,相近条件下串珠状溶洞比单个溶洞的危害性要大。     

瞬态瑞雷面波勘探中隐伏溶洞的响应特征研究

瞬态瑞雷面波法勘探中,掌握隐伏溶洞的响应特征是进行野外探查分析的基础。结合两类填充状态隐伏溶洞,使用有限差分法进行数值模拟,分别构建不同发育介质溶洞模型。并利用贵广铁路隐伏溶洞探测实例验证探测效果。分析认为:瑞雷面波法对面波相速度差异反映敏感,精度较高,对基岩面和两种类型隐伏溶洞分辨率高;对于填充溶洞,速度响应由溶洞中充填介质的物性决定,一般为低速反映;对于空溶洞,速度较粘土层及基岩均为低速反映;两种溶洞探测面波频散曲线在溶洞位置都会出现较为形象明显的“之”字形拐曲。取得的结果可为工程应用提供借鉴。     

岩溶地区隐伏溶洞顶板稳定性及变形分析

溶洞顶板以及溶洞本身的变形是评价含隐伏溶洞岩溶地基稳定性最为直观的技术指标,在岩土自重和桩基的外附荷载作用下,确定桥基隐伏溶洞顶板安全厚度为8.0 m能够满足稳定性要求,突破了设计规范中对溶洞厚跨比必须大于0.8的要求。利用有限元计算,预测了桥基下溶洞及顶板的变形规律,采用钻孔多点位移计实现了在施工荷载施加过程中对溶洞及顶板岩体的变形的实时监测,有效验证了数值计算结果的合理性。监测结果表明：溶洞顶板不同岩层及溶洞本身的变形在荷载施加初期发展较快,相同施工荷载作用下洞体本身的应变最大,而顶板表层的应变又高于洞体上部岩层应变。     

碳酸盐岩溶洞型储集体地质建模的几个关键问题

与常规储层不同,碳酸盐岩溶洞型储层是一种由古岩溶作用形成的特殊储层,其发育特征复杂,非均质性极强,碎 屑岩储层建模中较为成熟的方法并不适用于该类储层。本文在分析现有研究成果的基础上,以塔河油田为例,讨论了溶洞 型储集体建模中的几个关键问题：以溶洞型储集体成因特征为前提实现地质约束,考虑建模软硬数据的相对性,进行多类 多尺度数据整合以及较完善的溶洞型储集体形态模拟方法;对溶洞型储集体建模研究中亟待发展的问题进行了展望,指出 表征溶洞型储集体复杂形态、配置关系及内部充填特征是下一步的研究方向;认为多点地质统计学方法在表征溶洞型储集 体复杂形态方面是可行的,根据溶洞型储集体充填程度及充填物类型进行属性表征有利于建立更准确的地质模型。     

柱状节理岩体隧洞松弛深度的变异特性与确定方法

柱状节理玄武岩是火山岩区所特有的地质现象,其地质成因独特,工程特性、开挖响应特征明显不同于一般常见岩体。针对节理岩体中不同钻孔属性条件下松弛深度测试结果存在变异性的问题,提出单孔声波测试与数字钻孔摄像综合的原位测试手段和松弛深度评价方法,获得了柱状节理条件下不同角度及不同孔径的岩体卸荷松弛特性。研究结果表明,在节理岩体中进行围岩的松弛深度测试时,不同孔径钻孔测试的松弛深度未有显著影响,但在不同钻孔角度条件下测试时,钻孔偏差角度、钻孔轴线与节理方位的夹角均对测试结果有较大影响,围岩松弛深度随节理方位与测孔轴线角度增大而增大。基于现场测试的结果与柱状节理的各向异性特征,进一步探讨了不同钻孔条件下松弛深度变异的机制。该研究结果对柱状节理围岩松弛测试评价、稳定性分析以及支护方案优化有显著价值。     

柱状节理岩体隧洞松弛深度的变异特性与确定方法

柱状节理玄武岩是火山岩区所特有的地质现象,其地质成因独特,工程特性、开挖响应特征明显不同于一般常见岩体。针对节理岩体中不同钻孔属性条件下松弛深度测试结果存在变异性的问题,提出单孔声波测试与数字钻孔摄像综合的原位测试手段和松弛深度评价方法,获得了柱状节理条件下不同角度及不同孔径的岩体卸荷松弛特性。研究结果表明,在节理岩体中进行围岩的松弛深度测试时,不同孔径钻孔测试的松弛深度未有显著影响,但在不同钻孔角度条件下测试时,钻孔偏差角度、钻孔轴线与节理方位的夹角均对测试结果有较大影响,围岩松弛深度随节理方位与测孔轴线角度增大而增大。基于现场测试的结果与柱状节理的各向异性特征,进一步探讨了不同钻孔条件下松弛深度变异的机理。研究结果对柱状节理围岩松弛测试评价、稳定性分析以及支护方案优化有显著价值。     

柱状节理岩体隧洞松弛深度的变异特性与确定方法

柱状节理玄武岩是火山岩区所特有的地质现象,其地质成因独特,工程特性、开挖响应特征明显不同于一般常见岩体。针对节理岩体中不同钻孔属性条件下松弛深度测试结果存在变异性的问题,提出单孔声波测试与数字钻孔摄像综合的原位测试手段和松弛深度评价方法,获得了柱状节理条件下不同角度及不同孔径的岩体卸荷松弛特性。研究结果表明,在节理岩体中进行围岩的松弛深度测试时,不同孔径钻孔测试的松弛深度未有显著影响,但在不同钻孔角度条件下测试时,钻孔偏差角度、钻孔轴线与节理方位的夹角均对测试结果有较大影响,围岩松弛深度随节理方位与测孔轴线角度增大而增大。基于现场测试的结果与柱状节理的各向异性特征,进一步探讨了不同钻孔条件下松弛深度变异的机理。研究结果对柱状节理围岩松弛测试评价、稳定性分析以及支护方案优化有显著价值。     

钻孔灌注桩在复杂岩溶地质条件下的应用

岩溶地区地质条件不同,岩溶发育程度也会不同,常见溶洞类型既有体积较小的封闭型溶洞,又有埋藏较浅、洞体较大的空洞或半充填溶洞,也有埋藏较深、完全充填且漏水的溶洞.溶洞形态不同,钻孔灌注桩的处理方法也不同,施工前应根据地质情况及岩溶发育程度选择合理的成孔方案,并对施工中出现的塌孔、斜孔、掉钻、卡钻等常见事故采取相应的处理方法.     

高密度电法岩溶探测模型及其在变电工程中的应用

在我国西南部,由于地质条件复杂,许多变电工程不可避免地建于岩溶发育地区,因此探明站址底部隐伏岩溶的位置、规模、埋深及充填物是工程勘察的重点。采用高密度电法进行探测,通过数值模拟计算,总结分析不同填充类型岩溶的地电响应特征,为现场探测、分析、解释溶洞特征提供科学依据;结合站址底部隐伏岩溶探测工程案例,说明高密度电法能有效地查明地下隐伏岩溶,为变电工程合理选址及设计基础深度提供可靠依据。     

探地雷达在南京地铁隧道工程检测中的应用

溶洞是地铁隧道工程的重要检测内容之一,探地雷达波在溶洞中传播的信号特征与围岩存在明显的差别,雷达反射波组的振幅、波长和频率会随着介质的电性变化而改变,正确识别溶洞的雷达波组特征是判别溶洞存在及其性质的关键所在。以南京地铁三号线滨江路站—五塘村站之间地铁隧道下方岩体内隐含溶洞探测为例,着重讨论了溶洞在探地雷达检测剖面上的波形显示特征,结合钻孔验证,说明探地雷达技术在城市地铁隧道工程溶洞探测中是有效的和实用的。     

煤矿井下定向钻孔中电阻率探测技术与应用

受高瓦斯/承压奥灰水威胁的工作面开采前,一般采取定向钻进技术在工作面底板开展压裂或注浆工程保障开采安全。利用底板定向钻孔开展孔中探测工作,可更加精细揭露工作面内隐伏构造,还可实现“一孔多用”。为解决定向钻孔内的探测问题,提出一种在水平定向钻孔中进行直流电阻率法探查的方法。定向钻孔施工完毕后,退出定向钻孔施工的通缆钻杆,送入内平钻杆,将孔中高密度电缆通过钻杆尾端特制水便送入钻孔,使孔中电缆平铺于钻孔中,在定向钻孔水平段,进行孔内直流电阻率法径向探测。在理论上通过数值模拟研究层状介质下单孔测量工作模式的接收信号衰减规律、视电阻率曲线变化特征、顶底板岩性对测量结果的影响等,并采用单孔测量数据对孔旁异常范围进行反演定位。数值模拟研究表明,孔中电阻率探测方法对隐伏的异常体有良好的探测效果。通过在陕西韩城某矿井下实际煤层底板探测试验,对研究区2个定向抽采钻孔孔中探测数据进行处理,反演结果异常区与工作面内隐伏小断层位置吻合,验证了定向钻孔中电缆布置的可行性和定向钻孔内通过孔内径向和孔间透视探测隐伏构造的可靠性。      

大功率充电法在阔尔真阔腊金矿区的应用研究

大功率充电法是寻找隐伏硫化物矿床的有效方法。它利用钻孔或坑道,把充电点设置在矿体或围岩中,通过研究地表、钻孔或坑道中电场的分布特征,来解决隐伏矿体有关的诸多地质问题。在阔尔真阔腊金矿区,利用坑道中的黄铁矿脉（含金载体）进行充电,有效地圈定了已知矿体的空间形态,并在外围发现了新的隐伏金矿体。     

不同充填介质下的溶洞跨孔电阻率CT探查数值模拟

城市地铁修建过程中常常会遇到溶洞等不良地质条件,为更加准确探查地下溶洞的位置和大小,采用有限元法和最小二乘法正反演数值模拟手段,利用孔距、电极距和与钻孔距离三个变量构建了地下溶洞的地电模型,分析并总结了跨孔电阻率CT法对充气、充水和部分充水溶洞的电阻率响应特征及规律。结果表明:部分充水溶洞的水、气分界面明显,低阻区域和高阻区域与溶洞充水、充气部分位置大小一致,且随着溶洞充水量的增加,溶洞低电阻率响应增强,其异常范围向溶洞顶部扩大;跨孔电阻率CT法能够有效识别溶洞充填性状。      

广西大厂矿田铜坑深部隐伏矿体立体定量预测建模与可视化研究

广西大厂矿田长坡-铜坑矿区矿床形成与分布的主要控制因素有地层岩性、岩浆岩体和断层、褶皱构造.结合大厂矿田多年来积累的地质资料信息,提取了钻孔、坑道采样化验数据与地质体的几何取点等矿床隐伏矿体预测专题数据,建立了各种地质体几何模型;以此为基础进行控矿地质条件的定量分析,以立体单元形式对地质空间进行分割抽样,提取了立体单元控矿作用定量化指标;通过一种有效的矿床三雏数学模型建立方法,对矿床地下三维空间中隐伏矿体进行了定位、定量预测和结果验证,并开发了预测结果的三维可视化动态查询系统.     

桩端灰岩溶洞探测

在基桩施工过程中,判明桩端3倍桩径深度范围内,灰岩岩体内是否隐伏溶洞等不良地质情况,进而决定是否终孔、浇灌基桩,具有重要的现实意义。作者以地震反射波法为理论基础,以单发单收地震勘探和基桩检测技术作为现场作业方法的基础,并吸取两者对勘探资料的解释经验,扼要介绍了运用该方法对湖南涟钢某工程人工挖孔嵌岩桩的桩端灰岩的检测结果及验证情况。