基于变质量突水模型的隧道开挖安全厚度研究

突水突泥是隧道穿越岩溶、风化花岗岩等软弱地层常面临的地质灾害之一。在隧道开挖过程中,预留必要的安全厚度是保障岩土体不被高水压击穿,遏制突水突泥灾害的重要措施。为了确定合适的安全厚度,首先基于溶质运移和多孔介质渗流理论,导出可以考虑软弱地层颗粒物迁移的多场耦合突水突泥理论模型;其次依托实际隧道工程,采用Comsol多场耦合系统开展不同安全厚度下的隧道渗流侵蚀特性数值研究。通过分析地层孔隙率、渗透率、涌水及涌泥量发展规律,评定发生潜在突水突泥灾害风险,进而确定合理的安全厚度。结果表明:防突厚度小于4 m时,短时间内掌子面前方颗粒即发生显著流失,极易形成突水通道,涌水涌泥量大大超过开挖设计的标准。当防突厚度大于5 m,地层围岩孔隙率、渗流通道得到有效遏制,掌子面的涌水涌泥均得到有效控制。从安全、经济、技术角度分析,防突厚度建议取4 m~5 m。

软弱富水风化岩地层隧道注浆加固机理与参数优化研究

确定有效的帷幕注浆加固参数,可以降低隧道穿越富水软弱地层遭遇突水突泥灾害的风险。通过室内注浆试验,研究了不同注浆量下的风化花岗岩堵水加固特性。试验结果表明:注浆量(浆液充填率,GFR)达到32%以上时,试样的物理力学特性显著改善,其中黏聚力较未注浆时增长了2.96倍,达到178.8 kPa,渗透系数下降至10^(-8)cm/s以下。考虑风化花岗岩中浆液扩散模式以劈裂和挤密扩散为主,不符合室内注浆的均匀特性。因此基于安全考虑,建议注浆量应达到48%以上,并采用COMSOL多场耦合数值仿真系统开展帷幕注浆参数研究。研究结果表明:帷幕注浆加固圈的渗透率降低1个数量级时,注浆圈厚度取5~6 m,堵水效果最为经济可行,建立的帷幕注浆量与加固圈厚度可为类似工程提供借鉴。

红黏土滑坡治理的实践与探索

为总结提炼广西西南部地区红黏土滑坡治理经验,文章以广西崇左市境内的大新至凭祥高速公路项目五级边坡滑塌治理为切入点,研究该地区的红黏土特性及滑坡特征,分析其形成机理,并有针对性地对该处红黏土滑坡进行处治,为后续该地区的路堑边坡施工提供相应经验。