岩溶隧道涌突水破坏模式分类及防突厚度研究

在岩溶山区进行隧址选择时,隧道与溶洞之间的防突岩体厚度是重要因素之一.在岩溶隧道修建过程中,若岩墙厚度保留过小,则岩溶水涌出造成安全事故、经济损失和工期延误.目前涌突水破坏分类较为笼统且大多忽略了隧道围岩的岩体结构对防突厚度的影响.本文首先从岩溶隧道围岩的结构类型、溶洞与隧道之间的相对大小和相对位置的角度进行涌突水破坏...     

深埋特长隧道的突涌水危险性评价研究

为评价隧道突涌水风险,确保施工安全,本文结合工程实例,利用层次分析法和模糊理论构建了隧道突涌水危险性评价模型,并利用P×C分级法确定隧道突涌水危险性等级。实例检验表明：该模型的权值求解方法具操作简单、准确性高等优点,能有效通过一致性检验,且隶属度求解过程有效综合了定性分析与定量评价,保证了分析结果的准确性;同时,该评价模型可定量评价隧道突涌水的危险性等级,且判别结果与现场实测值的判别结果具较好的一致性,验证了该评价模型的可靠性和准确性,为隧道突涌水危险性评估提供了一种有效途径。     

隧道及地下工程突涌水机理与治理

<正>著者:李术才,16开本,平装,定价:55元,出版单位:人民交通出版社,版次:第1版第1次,出版时间:2014年6月12号,标准书号:ISBN 978-7-114-11146-4。内容简介:本书系统介绍了作者多年来在隧道及地下工程突涌水机理与治理方面所取得的研究成果,主要包括:突涌水发生机理与注浆理论的新进展、模型试验新方法、新型注浆材料与工艺及重大水害治理关键技术。本书主要内容为:大型突涌水与注浆治理模型装置系统、监测技术与试验方法;突涌水发生机理;动水条件下水泥浆液与速凝浆液的扩散规律及封堵     

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。     

鸿图嶂隧道突涌水预测及防治措施

预测复杂地质条件下深埋隧道施工掌子面前方水文特征对保障施工安全有着极为关键的作用。以广东省鸿图嶂隧道预测及防治隧道涌突水为例,将可控源音频大地电磁测深法应用于隧道开挖区域水文特征调查,确定可能发生的涌突水区域,并采用全断面超前帷幕注浆的方式进行防治。研究结果表明:可控源音频大地电磁法探测深度较大、抗干扰能力强、横向分辨率高。应用此方法预测到未来待施工的区段有5处存在较大涌突水可能,开挖结果显示可控源音频大地电磁探测很好地还原了埋深超过700 m的场地实际情况,解决了前期工作中其他技术方法不能很好地对断层的深部空间形态及其富水情况等特征进行准确判断的问题。针对探测结果和开挖情况,采用全断面超前帷幕注浆堵水方案对断层裂隙进行了有效封闭,达到了安全掘进和限量排放水的目的,从而降低了因隧道涌突水造成的不必要损失。这一方法的实践应用为隧道突涌水的预测做了很好的验证,并为相应的灾害防治提供了技术支撑。     

基于岩体流变性的矿井防突岩柱临界安全厚度计算方法

矿井巷道在穿越含瓦斯断层或揭煤掘进过程中常常遇到前方岩柱保护厚度与延期突出问题。为了探索岩柱防突厚 度与时间的非线性耦合关系,应用RLW-2000型岩石三轴流变仪,对含煤岩系中的砂质泥岩、砂岩和泥岩进行了分级加载条件下的单轴压缩蠕变试验。通过对经典流变组合模型的分析及Matlab最小二乘迭代法的拟合,建立了改进的的七元件非线性黏弹塑性本构模型,并建立了基于岩体流变性的岩柱临界安全厚度的计算模型。豫西大平煤矿实例计算表明,埋深612 m的泥岩巷道,防突岩柱使用年限在10、20、30 a时相应的保护厚度分别为8.73、23.56、39.41 m;理论安全岩柱厚度与该矿“10 ? 20”瓦斯突出案例较为吻合,计算模型对同类工程具有一定的借鉴意义。     

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。     

隧道掌子面防突水安全厚度的区间非概率可靠性分析方法

本文对剪切破坏模式下的隧道掌子面防岩溶突水安全厚度进行了研究。首先对不同初始地应力场类别下的地应力特征进行分析,从而为隧道掌子面岩墙抗剪切破坏时剪切面上法向应力的确定方法提供客观合理的依据。隧道开挖会造成围岩应力的重分布,隧道开挖前后的围岩应力状态存在明显不同,本文基于这一特征建立了掌子面岩溶突水剪切破坏模式下的剪切面法向应力计算方法。然后针对工程中相关参数具有的区间不确定性特征,引入区间非概率可靠性分析方法,从而最终建立隧道掌子面岩墙防岩溶突水的安全厚度区间非概率计算方法。最后,通过本文方法计算结果与实际工程结果的对比分析表明了本文方法的适用性和合理性。     

小三峡岩溶隧道围岩防突层安全厚度有限元分析

针对小三峡隧道岩溶发育的工程地质特征,采用有限元方法建立典型隧道断面数值计算模型,分析充水溶洞位于隧道不同方位、不同距离时隧道围岩位移和塑性区变化规律,并结合围岩的位移变化情况和塑性区分布情况作为评价隧道围岩突水的判据,得出防止隧道围岩突水的岩层最小安全厚度。研究结果表明：在岩溶水压力作用下,当洞径比一定时,随着溶洞逐渐远离隧道,溶洞对隧道的影响在逐渐减弱;当间径比一定时,溶洞直径越大对隧道的影响越明显;同时根据围岩的位移和塑性区计算结果得到了隧道围岩最小防突厚度。研究成果可为小三峡隧道安全施工提供技术支撑。     

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。     

岩溶隧道突涌水危险性评价的属性识别模型及其工程应用

岩溶突涌水是岩溶地区隧道建设中的主要地质灾害之一,为有效控制岩溶隧道突水涌泥风险、确保隧道建设安全,基于属性数学理论建立了岩溶隧道突涌水危险性评价的属性识别模型。首先,根据隧址区岩溶水文地质及工程地质条件,选取地层岩性、不良地质、地下水位、地形地貌、岩层产状、可溶岩与非可溶岩接触带及层间与层间裂隙等作为属性评价的一级指标,其中不良地质情况分为含水构造、岩溶水系统和断层破碎带3个二级指标。通过对典型岩溶隧道突涌水实例的系统收集与整理分析,采用频数统计法确定一级评价指标所占权重;采用层次分析法构造判断矩阵确定二级评价指标的权重;其次,对评价指标进行属性测度分析,通过构建各评价指标的属性测度函数以计算单指标属性测度及样本综合属性测度;最后应用置信度准则对隧道突涌水危险性进行属性识别。在工程应用中,采用建立的属性识别模型对三峡翻坝高速公路鸡公岭隧道突涌水危险性进行评价,评价结果与现场施工情况吻合较好,为岩溶隧道突涌水危险性评价提供了一种有效途径。     

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。     

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。     

超大直径浅埋盾构隧道土压力实测分析及其计算方法适用性评价

以扬州瘦西湖隧道为工程依托,对超大直径盾构隧道管片荷载、结构内力等进行长期现场监测,分析超大直径浅埋盾构隧道土压力、管片钢筋应变的变化规律。采用上覆土柱法、太沙基松弛土压力法计算管片土压力理论计算值,并与现场实测结果对比,分析不同土压力计算方法在不同埋深条件下的适用范围。结果表明,盾构纠偏对隧道管片荷载大小、分布形式影响较大,且其影响一致持续至稳定期;盾构隧道施工结束后,作用在盾构管片上的土压力逐渐减小并趋于稳定;管片钢筋应变同土压力变化趋势基本一致,但进入稳定期时间略滞后于土压力,土压力进入稳定期后实测土压力值约为理论计算值的48%～60%;松弛土压力法计算的土压力值较上覆土柱法计算值和实测结果更为接近。研究成果可为盾构隧道管片设计荷载取值提供指导。     

基于岩体流变性的矿井防突岩柱临界安全厚度计算方法EI北大核心CSCD

矿井巷道在穿越含瓦斯断层或揭煤掘进过程中常常遇到前方岩柱保护厚度与延期突出问题。为了探索岩柱防突厚度与时间的非线性耦合关系,应用RLW-2000型岩石三轴流变仪,对含煤岩系中的砂质泥岩、砂岩和泥岩进行了分级加载条件下的单轴压缩蠕变试验。通过对经典流变组合模型的分析及Matlab最小二乘迭代法的拟合,建立了改进的的七元件非线性黏弹塑性本构模型,并建立了基于岩体流变性的岩柱临界安全厚度的计算模型。豫西大平煤矿实例计算表明,埋深612 m的泥岩巷道,防突岩柱使用年限在10、20、30 a时相应的保护厚度分别为8.73、23.56、39.41 m;理论安全岩柱厚度与该矿"10·20"瓦斯突出案例较为吻合,计算模型对同类工程具有一定的借鉴意义。     

南岭隧道岩溶突泥灾害的防治

本文介绍了南岭隧道岩溶突泥灾害的防治方案，效果评价，并对岩溶突泥预注浆机理进行了探讨．     

隧道施工突水突泥灾害防控研究

隧道施工突水突泥灾害,严重威胁隧道工程建设的安全。弄清灾害成因,是隧道施工灾害防控措施决策的基础。本文在简述隧道施工突水突泥定义的基础上,从突水突泥致灾构造、隔水隔泥岩土盘突破和突水突泥致灾构造规模3个方面分析提出了隧道施工突水突泥3种成因,提出了包括确保隔水隔泥岩土盘厚度、节理裂隙化隔水隔泥岩土盘处理、突水致灾构造处理和突泥致灾构造固结支护的突水突泥灾害综合防控体系。     

渝怀铁路圆梁山隧道桐麻岭背斜东翼岩溶涌水突泥灾害与整治方案比选

圆梁山隧道是在建铁路重庆至怀化线的关键性控制工程,隧道全长11.068km,最大埋深约780m.隧道施工穿越桐麻岭背斜东翼时,遇到了水平循环带岩溶强烈发育地段,该地段岩溶十分发育,且连通性好;加之数次强降雨,Dk361+764、DK360+873等段多次突发大规模的涌水突泥砂、块石灾害,造成部分施工机具掩埋损毁,施工掘进严重受阻,蒙受巨大的经济损失,初步分析认为涌水突泥与地下暗河或岩溶泉群的主管道网络发生较为密切的联系,可以直接接受大气降水补给.为了确保隧道施工和运营安全,针对背斜东翼段岩溶发育情况、涌水突泥特征及其降雨影响程度,进行了泄水洞排水、平导排水、封堵和堵排结合4个整治方案比选,最终采用了泄水洞方案;2003年5～9月雨季,背斜地区多次普降(特)大暴雨,DK361+764、DK360+873等地段又再而三地突发大规模的涌突水(泥、砂、块石),都通过兴修的泄水洞排泄掉了,隧道及其衬砌结构安然无恙,表明采用泄水洞方案整治背斜东翼段的岩溶涌水突泥灾害是正确的选择.     

渝怀铁路圆梁山隧道桐麻岭背斜东翼岩溶涌水突泥灾害与整治方案比选

圆梁山隧道是在建铁路重庆至怀化线的关键性控制工程,隧道全长11.068km,最大埋深约780m。隧道施工穿越桐麻岭背斜东翼时,遇到了水平循环带岩溶强烈发育地段,该地段岩溶十分发育,且连通性好;加之数次强降雨,DK361 764、DK360 873等段多次突发大规模的涌水突泥砂、块石灾害,造成部分施工机具掩埋损毁,施工掘进严重受阻,蒙受巨大的经济损失,初步分析认为涌水突泥与地下暗河或岩溶泉群的主管道网络发生较为密切的联系,可以直接接受大气降水补给。为了确保隧道施工和运营安全,针对背斜东翼段岩溶发育情况、涌水突泥特征及其降雨影响程度,进行了泄水洞排水、平导排水、封堵和堵排结合4个整治方案比选,最终采用了泄水洞方案;2003年5～9月雨季,背斜地区多次普降(特)大暴雨,DK361 764、DK360 873等地段又再次突发大规模的涌突水(泥、砂、块石),都通过兴修的泄水洞排泄掉了,隧道及其村砌结构安然无恙,表明采用泄水洞方案整治背斜东翼段的岩溶涌水突泥灾害是正确的选择。     

隧道突涌水机制与渗透破坏灾变过程模拟研究

针对岩体渐进破坏和充填体渗透失稳两种典型突涌水灾害,阐述了动力扰动、开挖卸荷与高水压三者联合作用下岩体渐进破裂机制,以及高渗透压作用下充填体"变强度-变渗透性-变黏度"的渗透破坏机制。针对渗透破坏突涌水的变黏度机制,采用DEM-CFD耦合计算方法,开展了流体黏度对渗透破坏机制影响的定性模拟研究,分析了流体黏度对平均接触力、流量(流速)、孔隙率、颗粒运移过程、运移轨迹以及临界水力梯度的影响规律。结果表明,低黏度条件下的临界水力梯度比高黏度条件下的要小,换言之,低黏度条件下充填体更容易发生渗透破坏;平均接触力对水力梯度临界值的响应最为敏感,而流量难以准确反映该信息。从渗透破坏突涌水的变黏度机制这单一角度出发(不考虑渗透性增大的影响),随着黏性介质流入水体,流体黏度会增大,但流动速度会降低,两者共同作用下反而阻碍了渗透破坏过程的发展。最后,采用DEM-CFD计算方法,对工程尺度突涌水过程进行了模拟,再现了突涌水优势通道的形成与扩展过程,并指出了实现突涌水灾变机制模拟所需解决的参数选取与定量分析难题。