深部软岩巷道锚注支护数值模拟研究

采用大型有限元数值模拟软件ANSYS,对深部软岩巷道锚注支护前后围岩变形破坏规律进行了数值模拟,对锚注支护前后围岩的应力、位移及塑性区的变化情况等进行了系统分析,结果表明,锚注支护显著提高了围岩的强度和承载能力,有效地控制了深部软岩巷道的损伤变形。     

隧道岩溶涌水专家评判系统在朱家岩隧道涌水预报中的应用

隧道岩溶涌水预测是个非常复杂的问题。直到目前,在我国铁路、公路、水工等的隧道施工中还经常发生由于岩溶涌水预测错误而引起施工安全问题的事例。预测之所以失误,主要是对隧道岩溶涌水机理缺乏全面认识,和没有一套科学实用的评判系统。本文以朱家岩隧道为例,运用隧道岩溶涌水专家评判系统对沪蓉西高速公路多条长隧道岩溶涌水进行预测评价及施工超前预报,获得了良好的效果。      

特长隧道高压大流量突涌水治理施工和技术探讨

结合工程实例,介绍了长大隧道施工中高压大流量突涌水治理所采用的超前地质预报、突涌水的预防及帷幕注浆封堵等主要施工技术。并对岩溶发育富含水地区隧道工程的施工进行了分析和探讨,并提出了可行性施工方案。     

基于Piper-PCA-MLP神经网络的矿井涌水水源识别方法研究

为了快速准确地识别矿井涌水水源,提出一种基于Piper-PCA-MLP的矿井涌水水源判别模型。以乌东煤矿为例,通过Piper三线图揭示了矿区不同地下水含水层的水化学特征,筛选了来自矿区不同涌水含水层的23个水样,获得了22个代表涌水含水层的典型水样。选用Na⁺+K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、HCO^-₃、NO^-₃和TDS八种水化学指标作为判别指标,考虑到乌东煤矿含水层水质边界不明显和水化学组分差异性不大的特点,选择MLP神经网络作为模型识别的基础,为了解决MLP神经网络在面对高维数据时训练收敛较慢,建模时间较长等缺点,使用主成分分析算法对数据进行降维,提取三种主要指标作为判别因子。以22组水样数据中17组作为训练样本,5组作为测试样本建立PCA-MLP模型,为了凸显模型的可靠性和准确性,选取同一样本集对水样数据分别建立PCA-层次聚类...     

因子分析法在矿井涌水来源判别中的应用

结合恒源煤矿六八采区实例,采用因子分析方法研究矿井涌水水源。取各充水含水层样品与采区涌水样品的主要离子含量指标为分析对象,经过系列处理得到正交因子载荷矩阵。用因子1和因子2分别代表太灰水和煤系砂岩水,在因子载荷坐标系中,六八采区涌水水样则分布在因子1和因子2之间,并同时具有很高的共同度,充分证明了六八采区涌水属于太灰水与煤系砂岩裂隙水之间的过渡类型。      

用离散单元法评价采煤巷道地面建筑适宜性

根据建筑物下部采煤巷道的断面尺寸、位置及埋深等地质条件,针对地面拟建建筑物的特点,分别应用二维及三维离散单元方法,对工程场地的地面变形进行了定量评价,得出了地面建筑物在巷道影响下的水平位移量及竖向位移量。结果分析认为,地下巷道的存在不会对上部建筑物造成威胁,仅会产生微小沉降变形。同时提出了一些工程安全措施,为工程建设的顺利实施提供了必要依据。      

基于多参量归一化的花岗岩巷道岩爆预测试验研究

通过室内模拟花岗岩巷道岩爆试验,基于线性函数转换的归一化算法,将试验中获得的声发射场和红外温度场等多参量进行归一化处理,在分析其原始曲线特征的基础上,分析各参量在同一尺度下的演化特征,综合研究花岗岩巷道岩爆前兆。研究结果表明:声发射事件率、声发射能率、最高和最低红外辐射温度均适合作为岩爆灾害预测的主要参数。岩爆发生过程中各参量经过归一化处理,在统一尺度下能够快速、有效地识别岩爆发生的前兆。声发射能量加速释放是岩爆发生的早期预警信息;声发射平静期可作为岩爆灾害预警与采取控制措施的关键时期;最低辐射温度突降和最高辐射温度突增表明岩爆随时都有可能发生,这是岩爆发生的征兆。试验结果为岩爆灾害预测研究提供了新的方法和依据。     

江底隧道垮塌涌水冒顶地质灾害的高压注浆防治

在江底隧道施工中，以砂岩和泥质砂岩为主的破碎、裂隙节理发育地层经钻眼爆破震动后，出现了垮塌、涌水、冒顶等事故，直接危及工程和江堤安全。针对事故突发性、破坏性及危害性，制定了严格周密的防治 方案。应用高压封闭注浆技术，进行地层改良。首先砌筑封闭墙是关键一步，务必完全封闭，并能承受高压，该墙直接影响注浆成败；其次，河床沉陷处注浆既与井下注浆相互补充，又稳固河床及江堤；第三，注浆使浆液充填裂隙通道和垮塌体空隙，在高压下充填饱满、密实；第四，浆液硬化使裂隙被封堵、垮塌体胶结成完整一体，初步达到防垮止水目的；第五，浆液养护后，破碎地层在浆液胶结硬化作用下具有一定强度，达到地层改良目的；最后，地层改良后务必钻眼芯进行检 测，以观注浆效果。经过高压封闭注浆治理，垮塌、涌水、冒顶地层得到完全改观，注浆区域内不再垮塌、涌水，使工程顺利通过该垮塌涌水区，进入下一步施工程序。     

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780 m。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。     

井筒冻结孔解冻涌水发生机制及其控制技术

针对冻结井筒解冻后频繁发生涌水灾害的情况,通过工程实例分析了冻结技术、井筒地层条件及解冻涌水特征。结果表明,涌水发生是由于解冻后冻结止水帷幕失效,冻结管周围地层介质渗透性增强,介质接触界面粘结强度降低而致界面缝隙扩大连通,使冻结钻孔连通含、隔水层而形成竖向导水通道,通道内高压水通过井筒薄弱部位发生涌水。采取在井筒外围适宜地层开挖环形巷道,在环形巷道内逐个切断冻结管并向冻结管内外注浆加固,最后将环形巷道用混凝土回填,形成人工隔水塞层。利用RFPA2D-Flow渗流耦合模型验证了该治理方案的可行性,且利用FLAC3D程序计算出环形巷道距离井壁7.50 m是最佳开凿位置。经该措施处理后的井筒涌水由原来的90 m3/h降低至2 m3/h,且井筒保持了稳定。