公路隧道下伏采空区施工影响数值模拟分析

随着公路隧道的不断兴建,一些工程不可避免地要穿越采空区,相应地会给隧道的施工带来风险与潜在危害。从下伏采空区与隧道的空间相对位置建立有限元数值模型,分析不同距离条件下采空区对隧道结构之间的影响。计算结果表明,下伏采空区的存在对公路隧道结构和围岩稳定性的影响是显著的,当采空区与隧道的距离小于10 m时,其不利影响非常明显,施工中必须采取较强的预加固措施;下伏采空区对隧道结构影响的临界距离约为40 m,当此距离小于40 m时,必须考虑采空区对隧道结构和围岩稳定性的不利影响。     

白石铁路隧道采空沉陷区治理方案设计

针对白石铁路隧道下岩体煤层采空区空间特征、沉陷发展趋势及隧道结构破坏特征,提出了采用全充填注浆的方法消除隧道围岩采空区塌落变形,再对隧道衬砌结构进行加固处理的设计思路。本论文重点对采空沉陷区几种注浆治理方案进行设计和比较,选定了隧道内钻孔注浆治理采空沉陷区的方案。     

隧道开挖对下伏水平薄煤层采空区地层的扰动及衬砌受荷特征

为探明下伏薄煤层采空区地层中隧道施工对地层的扰动以及衬砌结构受荷特性,采用离散元颗粒流软件,从细观角度对隧道开挖引起的地层应力变化特性进行了模拟分析,同时在室内开展模型试验量测了下伏煤层采空区地层隧道衬砌背后土压力以及二次衬砌结构内力（轴力、弯矩）,分析了特定围压下间距对土压力和二次衬砌受力的影响。结果表明,下伏煤层采空区地层因隧道开挖引起的围岩松动区呈“O”形分布,隧道下伏围岩颗粒接触力反而小于隧道上覆围岩;洞周允许位移越大,颗粒接触力链间断区域越大;间距越小,颗粒接触力链间断区域越大,当间距大于2.0D（D为隧道跨度）时,下伏采空区对隧道围岩颗粒接触力影响逐渐消失,降低了地基反力,间距越小,降低程度越高;二次衬砌内力分布有一定的离散性,二次衬砌裂缝最先出现在拱底,是隧道主体结构的薄弱环节。     

晋城市王坡煤矿铁路专运线柏树底隧道下伏采空区治理

采空区是煤层开采所致。在煤矿开采的同时，也要做好对采空区的处置，消除其对上部建筑物稳定和安全的不良影响。晋城市王坡煤矿柏树底隧道下伏采空区，涉及6个煤矿，开采规模大小不等，开采时间长短有别。其顶板基本为自然跨落方式，上覆岩层软硬相间，致使采空区至今尚未完全塌陷冒落，处于不稳定状态。其上部裂隙带比较发育，向上逐渐减弱直至地表，直接关系到覆岩工程地质的稳定性。本文介绍了王坡煤矿柏树底隧道下伏采空区的基本情况，环境地质条件，工程地质评价，分析了采空区对铁路隧道工程的危害，论述了采用全充填压力注浆治理采空区的工艺步骤和质量检验方法。     

基于概率积分法的采空区残余变形对桑掌隧道的影响研究

煤矿开采后采空区上覆岩层变形是一个长期过程,往往严重影响后期穿越采空区隧道的施工建设和长期运营。新建桑掌隧道是穿越采空区的典型案例,准确预测采空区残余变形对隧道的影响是保障工程安全的关键。本文采用玻兹曼函数对等价变采厚概率积分法进行优化,并引入时间函数,提出一种改进的变采厚概率积分法。采用该方法对山西省阳泉二矿4个停采时间不同的采空区在2020年之后的残余变形量进行了预测,并分析了采空区残余变形对桑掌隧道的影响。研究结果表明,新建桑掌隧道线路上的最大残余沉降量为325 mm,出现在隧道中段;最大残余侧向位移为168 mm,出现在隧道起点附近。由于隧道轴线与其中3个工作面的长轴方向小角度相交,隧道呈现出侧向移动、竖向下沉与轴向扭转的复合变形趋势。本文的计算结果可为桑掌隧道施工和变形处治提供科学依据,计算方法可为穿越采空区隧道建设提供理论支撑。     

隧道煤层采空区的探测技术

阐述了隧道隐伏煤层采空区对隧道施工及运营安全的影响及危害,并针对隧道内特有的工作空间,对比各种物探技术的应用情况,最终选择了抗干扰强、效率高的探地雷达技术对煤层采空区进行探测。结合几个工程实例,分析了探地雷达在高风险隧道隐伏煤层采空区探测中的具体应用情况,通过钻孔验证了方法的有效性和精确性。     

张家湾2号隧道下伏煤矿采空区地基稳定性分析

地下煤炭资源的开采造成了采空区,采空区的稳定性对公路建设的工程设计、施工方法、公路工程质量等工作均产生直接影响,其中对隧道工程围岩稳定性和围岩级别的划分有严重影响,公路采空区的勘察与治理作为公路建设的基础环节就显得尤为重要。本文选取山西省国道307线柳林县城区段公路改线工程中张家湾2号隧道采空区勘察为典型案例,分析了开采时间、开采方式、埋藏深度、上覆岩体特征等因素对采空区地基稳定性的影响,通过定量计算评价采空区的地基稳定性,划分采空区冒落带、裂隙带的范围,为采空区治理设计提供可靠地质依据。     

公路隧道下穿3层采空区施工模型试验研究

隧道近接下穿3层倾斜采空区施工容易引起围岩松动范围叠加、增大,地层的非对称移动易使隧道结构受非对称荷载作用。采取室内模型试验模拟公路隧道下穿3层煤层采空区的开挖过程,通过埋设土压力盒、电阻应变片、地中位移计,测量隧道开挖过程中初期支护受力和地层位移。试验结果表明,一定范围倾角越小,隧道测试断面开挖过程中的采空区地层的沉降速率越大,时程曲线越陡,后期沉降值较大,扰动程度随地层与隧道距离的增加先增大后减小;一定倾角的采空区会使离采空区较远一侧的仰拱处土压力明显增大,结构设计时应予以加强;在15°～30°范围内,倾角对围岩压力的分布形态、量值影响不大,对钢拱架内力影响较大,倾角越大,初期支护偏心距越大。对于Ⅳ级围岩,双车道隧道近接（2 m）3层采空区地层施工时,建议先进行超前支护,再采用台阶法开挖,进尺不大于1 m,钢拱架间距不大于0.5 m。     

煤层采空区对铁山隧道病害区的影响

铁山隧道在建成之初即出现病害区,经详细的勘察与研究认为,主要原因是煤层采空区对隧道围岩不利影响所致。通过对采空区分布,分变形状态的研究,提出了病害区的三种状态分带并评价了其稳定性,突破了常规围岩分类与评价方法。     

黏土水泥浆材特性的试验研究

黏土水泥浆材是采空区处治的优选注浆材料,但目前关于优化浆材配比的研究较少。针对毕威高速公路水塘隧道出口段采空区处治工程,提出采用黏土水泥浆液进行注浆处理,并进行室内试验研究,得到了不同配比浆液的凝结时间、结石率、结石密度、结石体抗压强度、渗透系数及冲蚀率等性能指标。试验结果表明,固相比较低的浆液凝结时间较短,抗压强度较高,渗透系数较大;随原浆比重增加,浆液的凝结时间缩短,强度提高且渗透系数降低;偏铝酸钠可有效缩短浆液的凝结时间;最终确定了黏土水泥浆材的配比和原浆比重。本次研究可为高速公路下伏采空区的注浆治理提供设计依据。     

沅古坪隧道选线的岩溶水文地质问题

避开突水突泥的高风险区是岩溶隧道选线的基本出发点.沅古坪隧道穿过岩溶强发育区,为典型的岩溶深长隧道.岩溶地下河、向斜蓄水构造、两侧水库以及地下水位与顶板的高差大等是影响其隧道安全建设的重要因素,也是选线要考虑的关键水文地质问题.为更好地进行隧道东、中、西三条设计线的比选,在隧道研究区开展了1:1万的岩溶水文地质专题调查...     

新疆西部地应力测量在隧道工程中的应用

随着西部地区建设的投资力度逐年加大,地应力测量与研究工作越来越显得重要.通过在新疆西部拟建精伊霍铁路北天山越岭隧道(最大埋深约1100m)工程区进行的水压致裂地应力测量,获得了北天山地区应力场的主应力值及其方向.本文根据地应力测量结果,对工程区应力场的应力状态进行了研究,分析了隧道围岩的稳定性和地质灾害发生的可能性.      

锦屏二级水电站引水隧洞岩溶水防治思想的演变

锦屏二级水电站引水隧洞是一座高外水压力、大涌水量的岩溶越岭长隧。建设中遇到了隧道岩溶水防治世界级难题。目前引水隧洞施工在即。本文对40多年来锦屏引水隧洞涌水预测、施工地质预报、治水三方面成果和思路的演变进行了总结。强调锦屏防治水思路的历史演变是在工作中不断实践-认识-再实践-再认识的一个健康发展过程,既及时吸取了国内岩溶区越岭深隧建设的成功经验,也为我国岩溶地区隧洞施工防治水技术开发和不断发展做出了贡献。基于当前最新认识,认为只要在建设中认真开展信息化动态设计和施工,引水隧洞的顺利施工是有充分技术准备和保证的。     

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。     

盾构法施工隧道地层变形时空统一预测方法研究

从经典的Mindlin弹性理论公式出发,基于盾构施工工作面推力为圆形均布荷载、盾构外壁与土层的摩擦力均匀分布等假定的基础上,考虑盾构施工推进过程中盾构机位置不断变化的实际情况,建立了盾构施工推进过程的力学计算模型,由此推导了盾构推进工作面附加压力以及盾构机外壁与土层摩擦力作用下隧道周边任意位置地层变形的计算公式。基于随机介质理论,充分考虑隧道开挖施工引起的地层变形的时间和空间发展过程,推导了盾构推进地层损失引起的地层变形计算公式。通过工程实例计算,对盾构隧道施工地层变形的时空变化过程进行了研究,计算结果同实测结果具有良好的一致性。     

应用激电法在缅甸金厂铅锌矿寻找隐伏矿体

金厂铅锌矿有近250年采矿史，寻找深部隐伏矿体。即可改变资源严重不足之现状，在详尽地表地质工作基础上。选定找矿有利靶区。实施双频激电，大功率时间激电测量剖面11条共4305m。观测物理点477个，建立三维不同类型的找矿模式，查明竹园。龙洞河矿段各种参数，经坑道工程验证确定为较富厚的隐伏矿体，获得找矿突破。     

土压平衡盾构施工的顶进推力模型试验研究

在盾构的掘削过程中,千斤顶顶进推力是一个重要的施工参数,它不仅决定着施工速度,而且还影响着刀盘的切削扭矩、转动速度等其他参量。但是,目前对千斤顶顶进推力的变化规律,尤其是土体与盾壳之间摩擦阻力的研究还不够深入。以上海地区粉砂地层为参照原型,借助于模型试验方法,通过对盾构机工作参数和地层特性参数进行不同的组合试验,研究了土压平衡盾构推进过程中顶进推力变化的规律,以及土体与盾壳之间摩擦作用的机理及其影响因素。在此基础上推导了盾构千斤顶顶进推力的计算公式。     

黄河小浪底水利枢纽工程洞群施工测量

小浪底水利枢纽工程洞群部分包括导流洞、明流洞、排沙洞、发电洞、孔板洞、灌溉洞等各种隧洞108条。洞群施工控制网是在小浪底GPS首级控制网的基础上布设的，为便于施工和快速放样，首先建立以每条遂洞轴线为北方向的坐标系，并将隧洞原设计采用的国家大地坐标转换为每条隧洞的施工坐标。在开挖测量中，用全站仪配合CASIO fx-4800机算器，计算超欠挖及隧洞拱顶变形值。为保证隧洞施工与设计一致，在断面测量中还使用了瑞士徕卡公司新生产的AMT3000激光无棱镜断面仪，大幅度提高了工作效率：     

地质雷达在风火山隧道病害检测中的应用与结果分析

青藏铁路全线开通运营以来,对处于高寒地区的永久冻土隧道之一的风火山隧道的质量状态首次进行了无损检测。风火山隧道处于高寒永久冻土区,隧道全部处于冻岩中,两端洞口主要为砂岩与泥岩,并且为富冰冻土。受到季节性冻融的影响,隧道病害比较突出,主要表现为衬砌裂缝,漏水涌水,衬砌酥松剥落。为了准确地掌握风火山隧道衬砌结构质量状态,本文首次应用于风火山隧道衬砌结构的质量检测。该检测设备一改传统破坏式的检测方法,具有快速、简捷、无损、灵活的特点。通过对现场数据处理分析,可以精确探测衬砌厚度,查明衬砌背后存在的空洞和回填不密实区域。检测结果表明,隧道在高寒恶劣环境中,衬砌总体外观质量尚好,但是在两端洞口段有渗水现象;衬砌背后空洞缺陷等级为严重地段测线长度为20m,等级为极严重地段测线长度为98m;衬砌背后回填不密实缺陷等级为严重地段测线长度为41m,等级为极严重地段测线长度为33m。检测结果与实际病害情况基本相符。     

浅层地震技术在隧道勘察中的应用

论述了在深圳市东部沿海高速公路隧道勘察中,应用浅层地震勘探方法查明地下地质构造、风化带、分层等,并根据资料解释成果、钻探资料和工区地质资料,对隧道开挖过程中可能遇到的断层及塌陷等情况进行了讨论。