隧道超前地质预报溶洞探地雷达数据时频分析

为研究隧道超前地质预报中溶洞的探地雷达的数据特征,可从时间剖面、三瞬属性(瞬时振幅、瞬时相位、瞬时频率)以及时频联合分布等方面进行特征分析。利用电磁波时域有限差分法进行数值模拟,得出溶洞在探地雷达时间剖面中呈现出双曲线特征,溶洞的填充情况不同,反射波振幅的幅值和方向不同。探地雷达数据的瞬时属性中,瞬时振幅可凸显出溶洞的反射,瞬时相位可作为溶洞填充情况的判断依据,瞬时频率可作为溶洞的辅助判别标志。时频联合分布中,电磁波能量集中于溶洞顶的反射波位置,无填充溶洞的电磁波能量呈现出多个块状的分布区域,并出现拖尾现象,充水溶洞的电磁波能量集中分布在一个区域。通过对溶洞的实测数据进行分析,进一步验证了溶洞探地雷达数据时频域特征的有效性。

管廊区间泵房设计与施工数值模拟分析

采用盾构法施工的管廊区间隧道,往往为了满足排水要求需要在区间低点设置废水泵房。但设计施工时,经常面临空间狭窄、管片破除、工序复杂等问题。基于某岩溶区域管廊隧道低点泵房的设计与施工,系统性进行泵房尺寸设计研究,并从优化支撑设置及施工工序两方面,对泵房的开挖过程进行数值模拟。通过模拟泵房开挖过程中风险最大的施工步骤进行计算,结果表明,泵房开挖采取非整环同时破除的分步施工的原则,支撑受力及稳定性满足要求。采用“钢环梁+平面闭合钢支撑”的支撑形式,可以充分发挥空间效应,保障施工过程中隧道的安全。

临近既有地铁综合管廊方案比选与安全评估

集约化土地利用的背景下出现了较多临近既有地铁的共建项目,对既有线的安全运营提出了挑战。基于某共建管廊项目,系统性地从综合井功能及过既有线的方式进行了优化设计,从减少综合井深度及改穿越既有地铁区间下穿为上跨进行了优化,并对深基坑开挖及盾构对既有地铁区间上跨进行数值模拟。通过研究发现从以上两个方面进行优化具有经济性及安全性,数值模拟计算结果也表明深基坑引起地铁区间位移可以达7.6 mm,应加强基坑开挖支护设计,同时上跨地铁区间会引起区间略微上浮,但优化方案满足地铁安保需求。

基于探地雷达单道信号处理的岩溶分析方法

探地雷达(GPR)作为岩溶隧道超前地质预报的主要手段广泛运用于隧道岩溶探测,但GPR自带分析软件所得时间剖面图只能进行岩溶定性分析,无法较准确地确定岩溶的位置、大小和形状。基于此,提出一种基于GPR原始数据的单道信号计算岩溶位置和大小的方法。具体做法主要包括:先用地质雷达自带分析软件确定岩溶位于哪几道信号上,再将这几道信号的数据利用自编程序提取并作Hilbert函数变换,绘出信号的瞬时振幅、相位和频率图(三瞬图),根据每道三瞬图图像突变的位置确定岩溶的起、终点,最后联合各道计算结果确定岩溶的位置、大小和形状。上述方法在赣龙铁路中复隧道DK189+135、DK189+75断面岩溶探测中得到了成功运用。实践证明,该方法能较准确地确定岩溶的位置、大小和形状,是基于探地雷达探测岩溶分析的可行方法。

基于地震波法测定岩体弹性抗力系数

围岩弹性抗力系数是隧道结构设计的重要参数,其原位测试具有难度大、费用高的特点。基于此,文章提出一种根据隧道地震波反射法进行超前地质预报实测的围岩地震波波速计算其弹性抗力系数的方法。首先根据实测地震波波速计算围岩的动弹性参数,然后利用前人得出的岩体动、静弹性参数关系计算围岩的静力学参数。以此为基础计算围岩的弹性抗力系数。文章以赣龙汀州隧道为例,采用上述方法获得了该隧道Ⅲ、Ⅳ级围岩的弹性抗力系数,分别为0.54~1.19 GPa/m和0.24~7.6 GPa/m。计算数值与我国《铁路隧道设计规范》中Ⅲ、Ⅳ级围岩的弹性抗力系数吻合,这说明根据地震波反射法进行超前地质预报所获得的围岩地震波波速确定围岩弹性抗力系数是一种可行的方法。

明挖法地下道路施工对邻近桥梁桩基的影响研究

为研究明挖法地下道路施工对邻近桥梁桩基的影响,以某明挖法地下道路下穿邻近城市轨道交通高架桥梁工程为依托,通过有限元数值模拟,分析地下道路基坑开挖所引起的基坑周围位移场的变化及其邻近桥梁桩基变形,探讨桩周无袖阀管加固、钢支撑施加预应力等两种方案对桥梁桩基桩身变形的影响。研究结果表明,桩周采用袖阀管注浆加固或在基坑水平钢支撑上施加适当的预应力均能有效减小邻近桥梁桩基桩身变形。

岩体结构分析与电磁辐射监测相结合的岩爆预测技术——以乌兹别克斯坦卡姆奇克隧道为例

地下洞室施工期间的岩爆预测对保证施工人员安全,合理安排施工进度具有重要意义。提出一种岩体结构分析与电磁辐射监测相结合的岩爆预测方法,实施过程中先通过开挖面及其附近岩体结构的观察,初步判断可不可能发生岩爆,然后对初步判断可能发生岩爆的部位采用便携式电磁辐射仪进行监测,通过电磁辐射能量及脉冲的变化进一步预测会不会发生岩爆及岩爆的强度。该方法综合考虑了岩爆发生的岩体结构条件和岩爆孕育过程中的能量转换及岩体微破裂频次,具有易于现场技术人员掌握、测试方便等优点,实践证明是地下洞室施工期间岩爆预测的可行方法。结合"中亚第一长隧"--乌兹别克斯坦卡姆奇克隧道,系统介绍了岩体结构分析与电磁辐射监测相结合的岩爆预测方法中涉及的岩爆发生的岩体结构条件、电磁辐射重点监测部位及监测方法、岩爆的电磁辐射判释指标及基准值等主要内容。