岩溶地层地铁车站深基坑渗漏灾害成因分析

[目的]富水岩溶深基坑施工开挖常发生基坑侧壁或底部突涌灾害问题,应针对富水溶洞地层深基坑开挖时的渗流稳定性进行深入研究。[方法]依托佛山地铁3号线中山公园站深基坑开挖工程,对深基坑渗流特性及坑底涌水机理进行深入研究,建立了基坑-土体-溶洞三维数值模型,采用等效渗透系数法对岩溶-地层渗流场进行耦合模拟。[结果及结论]通过仿真模拟分析,获得了不均匀地层中岩溶区富水程度对基坑渗流场及涌水量的影响规律,阐明了基坑底部土体竖向平均水力坡降演变特性,揭示了该地岩溶区基坑底部突涌水机理,研究结果可为富水岩溶地区深基坑工程的设计与施工提供参考。

复杂岩溶地层地铁车站深基坑涌水灾害的声呐探测及综合治理

[目的]在佛山地区,复杂岩溶地层具有特殊性,其钙质粉砂岩地层及其破碎带极易引发地铁车站基坑涌水灾害。因而有必要采用声呐技术进行探测,并通过综合治理解决涌水问题。[方法]以佛山地铁3号线中山公园站为研究对象,从涌水险情出发,介绍了该站声呐探测方案,并基于探测结果分析了该站深基坑地下水的渗漏特性,判定了渗漏点的空间分布及其涌水灾害类型。结合基坑底部超前钻勘察成果及基坑内涌点分布特征,提出了坑外后退式双液注浆止水帷幕+坑内咬合旋喷桩基坑渗漏联合封堵方案。着重阐述了方案中后退式双液注浆、双管旋喷咬合桩以及MJS(全方位高压喷射)桩等技术的施工要点。对采用综合治理前后的代表性测孔处地下水渗流速度进行对比,以验证治理效果。[结果及结论]声呐探测技术能精准探查岩溶地层深基坑渗漏点的具体位置及其渗流场相关参量。采用后退式双液注浆、双管旋喷咬合桩及MJS桩相结合的联合封堵方案可有效解决复杂岩溶地段深基坑开挖大面积涌水渗漏技术难题。

岩溶地层大断面隧道浅埋暗挖施工对围岩稳定性的影响

以太焦铁路南坡隧道工程为基础,在岩溶地层中大断面隧道浅埋暗挖施工造成围岩失稳的判断依据基础上,设计选取围岩等级、埋置深度、溶洞与隧道的相对位置、溶洞直径4个参数进行正交试验,同时采用数值模拟与回归分析相结合的分析方法,探讨了各参数对安全厚度的影响,最终建立了溶洞与大断面浅埋隧道安全距离预测模型。研究结果表明:岩溶地层大断面隧道浅埋、暗挖施工时,溶洞与隧道的相对位置、隧道的埋置深度、溶洞直径、围岩等级4个参数对溶洞与大断面浅埋隧道安全距离的影响逐渐增大。安全距离与围岩等级呈负相关,与溶洞所在位置呈正相关,与隧道埋置深度呈正相关,与溶洞直径呈正相关。预测的可靠性通过工程实例得到验证,说明提出的安全预测在之后的工程设计中具有借鉴价值。

广州市岩溶上覆砂土层塌陷特征及其内在机制

本文以广州实际工程地质资料和工况为基础,建立了钻探等工程洞穿岩溶顶板后溶洞上覆砂土层塌陷的有限元数值模型。采用欧拉-拉格朗日耦合法(CEL)模拟岩溶上覆砂土层塌陷过程,借鉴正交实验法进行了多组数值模拟,研究了不同覆盖土层厚度、溶洞空腔大小和砂土内摩擦角对岩溶上覆砂土层塌陷发展模式的影响,阐释了砂土覆盖层坍塌的机理。研究表明,随砂土覆盖层厚度增大,砂土层的地表最大位移和塌陷速率均呈减小趋势,中心塌陷区域明显较小。随溶洞空腔尺寸的增大,塌陷范围和地表最大位移增大。钻探等工程洞穿岩溶顶板后,靠近岩溶空腔的竖向范围土体先失稳破坏,其影响范围主要受砂土覆盖层厚度影响,且塌陷速率主要受失稳的土体范围影响。在塌陷中心土体失稳后,周围土体才受到剪切应力的影响破坏而向溶洞空腔中心产生位移,周围土体向溶洞空腔运移量主要受溶洞空腔尺寸影响,且此部分砂土呈现出近似塌陷休止角的塌陷形态。

四川盆地南部中二叠统茅口组岩溶古地貌恢复及特征

岩溶古地貌是含油气盆地沉积微相类型、分布范围及储层发育的主控因素,恢复岩溶古地貌对指导油气勘探至关重要。基于钻井、测井及地震等资料,采用沉积速率法和地层厚度对比法对四川盆地南部地区中二叠统茅口组顶部不整合界面的剥蚀厚度进行了精确计算,并根据剥蚀厚度的地区差异及古地貌指示,对岩溶古地貌单元进行了进一步划分。研究结果表明:①四川盆地南部中二叠统茅口组顶部主要发育平行不整合,仅在局部地区形成角度不整合。早中二叠世,上扬子地台内部沉积稳定,构造运动较弱,沉积速率法与地层厚度对比法相对更适用于研究区的岩溶古地貌恢复。②研究区中二叠统茅口组顶部剥蚀厚度为0~120m,其中北部剥蚀最强烈,如LG1井区、W4井区代表了岩溶古地貌地势的最高位置,向东南方向剥蚀强度逐渐减弱,地势逐渐降低;剥蚀最薄弱地区位于LS1井东北部,代表了岩溶古地貌地势的最低位置,整体呈现北部高,南部低,东北部最低的地貌格局。③研究区茅口组古地貌特征控制了岩溶作用的发育强度,可划分为岩溶高地、岩溶斜坡、岩溶盆地等3个二级岩溶古地貌单元以及溶峰盆地、溶丘洼地、丘丛谷地、丘丛洼地、丘丛沟谷、峰林平原、残丘平原等7个三级古地貌单元,其中岩溶斜坡易形成良好的储集空间,为油气圈闭的形成奠定了良好的基础,是下一步有利勘探方向。

跨孔弹性波CT法在桩底岩溶探测中的应用

某岩溶发育区的工程桩采用跨孔弹性波CT法测得桩底部岩土体的波速云图,对桩底地质条件进行评估,查明了桩端岩土层和溶洞发育情况。实践表明:跨孔弹性波CT法的物探测试手段具有数据直观的特点,可在溶洞等地下埋藏物探查方面推广应用。

大型溶洞对隧道开挖稳定性的影响分析

针对武广客运专线大瑶山隧道修建过程中遇到岩溶突水导致的围岩稳定性问题,文章采用FLAC^(3D)数值模拟方法,研究了溶洞对于隧道围岩稳定性的影响规律,并对隧道开挖穿越溶洞地层采取的充填与注浆加固方案进行了比较分析。研究结果表明:(1)溶洞与隧道的影响间距范围为0~1倍洞径,边墙一侧溶洞对另一侧边墙变形的影响较小;(2)溶洞与隧道之间的岩层存在拉伸破坏区,受力与变形显著;(3)溶洞回填和注浆加固可改善围岩应力状态,减小围岩变形与塑性区范围,径向注浆加固圈以5 m厚度为较优。

南宁地铁2号线盾构选型设计与适应性分析

盾构的选型与设计对地铁区间盾构施工具有重要意义,其选型的合适与否直接影响到盾构施工的成败。针对南宁地铁2号线所遇到的黏土层、硬岩层、夹杂碎石砂砾层、上软下硬地层及岩溶地层等多种地层相结合的特殊复杂地质条件,提出盾构选型总体要求,开展对盾构动力设备、刀盘、刀具等关键部位的选型研究,同时优化防泥饼、螺旋输送机、小倾角皮带机和同步注浆设计方案以及地质加固方案。通过实际掘进参数和地表沉降数据分析,结果表明盾构设备选型及优化设计方案对南宁地区特殊复杂地质条件适应性良好。

溶洞对隧道爆破开挖影响的数值模拟研究

在岩溶地区采用钻爆法进行隧道开挖施工,溶洞的存在对隧道爆破开挖安全有直接影响,严重者会造成塌方、伤亡等重大事故.以圆梁山隧道岩溶地形为背景,采用DYNA-2D软件数值模拟了层状岩溶地区的既有溶洞对隧道爆破开挖的影响,并结合现场进行了研究.研究结果表明,当溶洞与隧道处于不同空间位置关系时,隧道爆破开挖时的应力将重新分布,在隧道拱顶、直墙和墙脚不同位置会出现破坏危险区域.结合现场进行的数值模拟结果与现场隧道破坏状况一致,验证了数值模拟的可靠性,为隧道施工提供了参考依据.

大断面岩溶隧道爆破设计与施工技术

重庆双碑隧道是三车道大断面公路隧道,主要穿越岩溶地层,地质条件较为复杂,主要采用上下台阶开挖法结合光面爆破技术施工,并取得了较好的爆破效果。从炮孔设置、装药结构、炮孔堵塞和起爆网络设计4个方面阐述和优化了双碑隧道爆破设计方案,同时对爆破施工工艺、钻爆作业控制要点、超欠挖控制和爆破振动效应安全检验计算进行了介绍。

城市湖底超大直径盾构隧道施工重难点及关键技术探究——以武汉两湖隧道(南湖段)工程为例

针对超大直径盾构在岩溶强发育区、高黏性土和硬岩地层中的施工难题,依托武汉两湖隧道(南湖段)工程,通过现场勘探资料分析、文献调研以及专家咨询论证,总结归纳工程的施工重难点:1)盾构穿越岩溶强发育区施工风险高,极易发生盾构栽头与塌陷、突涌水等灾害;2)黏性地层盾构易结泥饼,造成盾构推力增大、掘进速率降低等问题;3)硬岩地层盾构刀盘易磨损,刀具易损坏,盾构掘进效率低;4)小曲线半径施工盾构姿态控制困难,导致隧道偏离设计轴线;5)大直径管片易上浮,致使管片错台、破损及渗漏。针对上述重难点问题,分析复杂地质条件下超大直径盾构选型技术,提出超大直径盾构穿越岩溶强发育区地层处理、高黏性地层超大直径盾构泥饼预防与处治、极硬岩地层超大直径盾构施工、小曲线半径盾构姿态控制和管片上浮预防等施工技术。

岩溶区段复杂地层盾构施工衬砌变形机理研究

研究目的:地铁盾构施工过程中衬砌变形受到诸多因素影响,有必要基于数值模拟计算与施工监测数据进行机理分析。本文基于某典型地铁区段工程,对岩溶地质、复杂地层条件下的衬砌变形机理进行研究。研究结论:(1)本文对某岩溶地质复杂地层盾构施工的衬砌结构变形机理进行了分析,累计变形幅值拱底相对拱顶较大,二者整体分布在(-2.5,2.0]mm的幅值区间,皆小于变形累计变形警戒值3.0 mm,本工程类似的岩溶地层中盾构施工衬砌变形较小;(2)岩溶地层盾构施工衬砌日变形幅值拱顶一般小于拱底,拱顶日变形大于0.7 mm的概率为3.9%,拱底日变形大于1.0 mm的概率为5.8%,二者的日变形警戒值建议取1.0 mm、2.0 mm;(3)地铁盾构施工衬砌6 m以外的周边已有构筑物,对衬砌结构的变形影响不显著;周边薄弱地层对衬砌结构变形影响显著;(4)本研究成果可为岩溶区间复杂地层地铁盾构施工衬砌结构的变形机理研究提供一定的理论参考及工程依据。

大溶隙岩溶地层的有效钻孔堵漏方法

复杂地层钻探问题一直是地质勘探、工程勘察及工程施工钻进中的主要技术难题。分析了复杂地层钻探护壁堵漏的方法;结合宁夏六盘山区东北麓芒硝矿钻探工程,对于大溶隙岩溶地层钻探,提出采用水泥-水玻璃-布袋护壁堵漏方法。阐述了漏失通道的性质和位置的分析方法、护壁堵漏方案和原理、正确确定注浆压力及最大注浆量的方法。

喀斯特地区石漠化与地层岩性关系分析——以贵州高原清镇市为例

喀斯特地区土地的石漠化与地层岩性、河流切割、土壤侵蚀、坡度及人类活动等有关。主要从岩性方面来分析喀斯特地区石漠化的成因,并以贵州高原的清镇市为例,结合石漠化的相关数据,运用GIS工作平台及计算机数据统计分析系统,分析各岩层组中各岩性石漠化的分布及等级,从而得出石灰岩地区的石漠化面积最大,石漠化程度最高,而泥灰岩地区的石漠化面积最少。因此,喀斯特地区的地层岩性与石漠化的级别和分布有密切关系。

煤系地层顶板岩溶地下水赋存特征研究

为了查明新田煤矿煤系地层顶板灰岩含水层岩溶发育规律及地下水赋存特征,矿井采用可控源音频大地电磁法及实施水文地质补勘探查了岩溶发育规律;通过放水试验及连通试验查明了井田内断层导水性;取水样分析了地下水水化学特征。研究结果表明,新田煤矿煤系地层顶板岩溶发育深度可达到埋深412.82m,岩溶在平面上受地形、构造控制明显;井田边界F1断层为一不导水断层,是矿井水文地质边界,井田内断层具有导水性,是灰岩含水层向矿井采场充水的通道;大气降水对含水层具有补给作用,从而间接向采场补给。

岩溶地层地铁正线与联络线接岔段洞室群暗挖施工技术

徐州地铁2号线中心医院站—淮塔东路站区间岩溶较发育、规律性差、易富水,隧道正线与联络线接岔段横通道施工跨度大以及多洞室同时施工存在施工安全隐患。文章运用ABAQUS软件设置4种不同进洞顺序工况,建立正线与联络线接岔段洞室群数值模型,通过分析横通道土体、初期支护的应力分布情况,得到了最优的区间隧道施工进洞方案,并提出了洞室群总体施工方案和具体施工措施。工程实践表明:采用提出的岩溶地层地铁正线与联络线接岔段洞室群暗挖施工技术方案,能有效控制地表沉降,保证周边建筑物和地下管线的安全。

溶洞地层盾构施工技术探讨

以广州地铁五号线岩溶地层盾构技术处理措施为例,分析了溶洞的特点和分布特征。采用钻探法和CT法结合的勘察方法,论证了盾构通过岩溶地层的特殊处理办法,结合盾构施工情况对隧道进行检测,结果表明注浆均达到设计效果。最后,总结盾构掘进过程中需要注意的问题,保证施工质量。

浅层地震在岩溶塌陷及采空区勘测中的应用技术研究

本文阐述了应用高分辨率浅层地震勘探技术勘测岩溶塌陷及煤田采空区岩层塌陷的应用效果 ,介绍了高分辨率地震勘测的野外采集技术和方法 ,并对岩溶塌陷及采空区上的地震波场特征进行了分析和解释 ,获得了有价值的结论。

岩溶矿区采动裂隙发育及溶洞破坏特征相似模拟

针对岩溶矿区煤层开采采动裂隙发育规律及其对溶洞稳定的影响问题,通过构建岩溶洞区域煤层开采模型,对煤层开采条件下的岩溶洞破坏特征以及岩层移动特征进行了分析,分析结果表明:在强烈的采动影响下,岩溶洞顶板最容易发生破坏,导致采动裂隙发育高度在岩溶洞顶板方向达到最大;在非均匀采动影响下,岩溶洞两侧岩层呈现极不均匀下沉,岩层以岩溶洞为端点发生回转,致使岩溶洞顶板和底板发生破坏。若此时,岩溶洞处于浅埋状态,则其顶板裂隙与地表容易贯通,使得地表土体颗粒流失,而底板裂隙造成岩溶洞内充填物漏失,岩溶洞顶板裂隙和底板裂隙的共同作用为岩溶地表塌陷创造了有利的客观条件。因此,在岩溶地区进行煤层开采时,应防止岩溶洞区域受到非均匀采动的影响。

圆梁山隧道向斜地段岩溶水循环特征及隧道施工对策

在对圆梁山隧道上方毛坝向斜地区的岩溶地质进行充分调查的基础上 ,结合地质勘探资料 ,对隧道在通过向斜核部时有可能遇到岩溶水的里程进行了初步预测。通过向斜核部地表、隧道内涌水点的水质分析 ,对隧道上方向斜地面地下水的径流模式进行了初步探讨 ,明确了在向斜核部、隧道上方的地层中存在着一条地下暗河或岩溶系统。该地下暗河或岩溶水系统通过向斜地层层间接触带连通隧道 ,并对隧道施工有一定程度的影响。最后有针对性地提出了隧道通过向斜核部里程时的施工对策。