北江大堤管涌加固工程问题剖析

北江大堤石角段尽管经历了4次大规模的加固工程,但在十年一遇的洪水中,堤防仍然面临管涌险情。经对北江大堤石角段的管涌进行分析,发现这些反复出现的问题主要集中在红砂岩层。所谓的管涌通道实际上是红砂岩中的一些溶洞,是红砂岩中的碳酸盐钙质胶结物在水岩反应中流失钙离子后形成的,属于化学侵蚀的结果。北江石角段断裂带发育,江水通过断裂带与左岸的地下水直接连通,河水与地下水通过断裂带与溶洞往复流动,在CO_(2)的参与下发生水岩反应,导致红砂岩中的钙质胶结物被溶蚀,从而形成溶洞。在洪水期间,随着江水位上涨,外江水位高于地表,江水压力通过溶洞传递到堤角覆盖层之下。当江水压力大于覆盖层的浮容重,则会发生流土破坏,进而演变成为管涌。研究认为,在枯水期通过钻孔灌浆的方法将红砂岩层中的溶洞填充,才能全面消除管涌危害。

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。

太行山北段金龙洞岩溶泉水化学及同位素动态特征

以太行山北段金龙洞岩溶泉为研究对象,通过数理统计、离子比值及饱和指数等方法,分析泉水水化学和同位素动态特征、水中主要离子来源及演化、水–岩相互作用过程等内容。结果显示:(1)金龙洞泉补给来源为大气降水,泉流量对其响应程度高,泉流量较小时,水中主要离子含量相对高,水化学类型为HCO_(3)·SO_(4)-Ca·Mg型,泉流量大时,水中离子含量低,水化学类型为HCO_(3)-Ca、HCO_(3)·SO_(4)-Ca型,泉流量增加引起的稀释作用对离子含量影响明显;(2)控制泉水水化学特征的主要因素为溶滤作用和稀释作用,且Ca^(2+)、Mg^(2+)、HCO_(3)^(-)主要来源于碳酸盐岩溶解,SO_(4)^(2-)、Na^(+)、K^(+)、Sr主要来源于安山岩中长石、黄铁矿等矿物的风化溶解,NO^(-)_(3)则来源于人类活动;(3)降水集中期,泉水主要由灰岩区孔洞裂隙水进行补给,补给路径短,降水较小期,则由海拔相对较高的火山岩分化裂隙水进行补给,径流路径较长;(4)氢氧稳定同位素动态特征表明:水中D、18O含量变化主要受降水和入渗过程中的蒸发及地表水混入影响,且不同季节和时期泉水主要补给来源不同。

巨型溶洞松散回填体内超大断面隧道修建技术

本文介绍了玉京山隧道巨型溶洞、暗河工程难点及其处理方案,针对溶洞回填体内修建隧道这一难题,从结构型式、注浆加固、开挖支护及控制隧道沉降变形等方面进行了深入研究,提出了整体沉降和差异沉降双标准隧道沉降控制技术,保证了超大断面隧道结构安全。本工程施工经验可为同类工程提供借鉴。

武汉两湖隧道东湖岩溶段岩溶水文地质条件及涌突水风险分析

随着施工精度要求的增加,隧道建设中的地质环境问题需要更为精准地提前预判与防控。在武汉两湖隧道的东湖岩溶段中,钻孔遇洞率达到67.29%,水动力条件强,岩溶较为发育,存在产生隧道涌突水问题的风险,因此迫切需要在隧道开挖前进行相应的预判性研究。在研究区现场调查及查阅相关勘察资料基础上,采用层次分析法结合Pearson相关性分析法选取评价因子,对隧道掘进过程中涌突水风险等级进行了分区研究,并基于流固耦合理论,利用FLAC3D完成了不同工况条件下隧道涌突水相对高风险区段的进一步定量化研究。结果表明:在约1000 m的隧道岩溶段,涌突水中风险区面积占比为7%、低风险区面积占比为93%,中风险区主要集中于隧道北部二叠系栖霞组、茅口组地层;模拟得到的隧道最大涌水量为329.05 m^(3)/h,出现于隧道下方穿过泥岩破碎带与灰岩地层相接区段,该区段隧道涌水量对施工的影响较小;而在隧道穿越溶洞及泥岩破碎带工况下,隧道涌水量则出现先逐步减少、开挖至临近泥岩破碎带附近后逐渐增加的现象。可见,在岩溶区湖底隧道涌突水风险评价研究中,水文地质条件的准确判断是必要前提,在此基础上将半定性半定量的隧道涌突水风险分区评估与针对高风险区段的流固耦合数值模拟相结合,则可以较好地获取隧道涌突水的高风险区段及涌水量参考值,进而为隧道的安全施工与运营提供可靠的科学依据。

超大断面隧道临近溶洞围岩突水失稳破坏特征分析

为了研究超大断面隧道临近溶洞掌子面开挖的围岩突水失稳破坏特征,本文以武深高速李洞隧道为背景,利用FLAC 3D数值模拟软件建立了数值计算模型,分别分析了围岩应力、位移、塑性区和涌水量等关键因素随隧道开挖的变化规律,研究了溶洞水压对隧道围岩稳定性的影响规律。研究结果表明:(1)当掌子面距离前方岩溶隧道小于6 m时,掌子面与溶洞之间的围岩应力最大值达到6.32 MPa,掌子面最大位移迅速增大至约200 mm;(2)当掌子面距离溶洞-18 m~-8 m时,隧道掌子面涌水量处于200 m^(3)/h以下,当掌子面距离溶洞-8 m~-2 m时,涌水量迅速增大至7371 m^(3)/h,势必发生突水事故;(3)隧道掌子面最大位移和涌水量均与溶洞水压呈指数式增长关系,掌子面开挖遇前方有溶洞应采取疏水降压以及补强掌子面岩体的措施。

地铁区间桥梁桩基岩溶标准化处理方法及应用

随着城市化进程的不断加快,地铁施工逐步由城市中心向郊区延伸,鉴于施工现场实际情况,桥梁应用越来越多。由于部分郊区为岩溶高发区,岩溶处理及桩基施工对桥梁结构影响较大,直接关系着工程施工及运行安全。本文结合武汉轨道交通16号线一期工程施工实例,针对地铁区间桥梁桩基施工中所遇岩溶的处理方法进行归纳总结,并详细阐述了施工方法及操作要点等。

铁路隧道施工期不良地质及安全措施研究

文章研究了铁路隧道工程常见的不良地质类型及安全措施,分析了怀邵衡铁路拱桥铺隧道的不良地质情况,包括断层破碎带、喀斯特地质、地表浅埋段、页岩气(瓦斯)地段等,提出了相应的安全措施,如超前地质预报、合理的支护结构设计、施工工艺调整和风险评估等。合理应对不良地质类型,可有效提高隧道工程的施工安全性和工程质量,文章结论可为铁路隧道工程设计和施工提供参考。

塔北、塔中地区下古生界深埋藏古岩溶

应用钻井、测井、岩心资料及结合实验室包体测温、碳氧同位素等资料对塔北、塔中两地区深埋藏古岩溶进行了综合研究，划分出两类不同性质的古岩溶，即不整合面古岩溶与深部古岩溶。在不整合面古岩溶中，由于岩性及构造背景的差异导致古岩溶的剖面结构也完全不同。深部古岩溶存在有三种成因类型：①热液溶解作用；②有机酸溶解作用及③混合水溶解作用。不整合面古岩溶是研究区内的主要岩溶类型。

井间电磁波CT技术在建筑基底溶洞探测中的应用

详细介绍了井间电磁波CT技术测试的工作原理及野外工作方法,采用井间电磁波CT技术对一个高层建筑工程场地进行了溶洞探测,基于不同岩土介质对电磁波能量吸收值不同的原理,利用层析成像反演算法对现场获取的井间电磁波CT原始测试数据进行了解译,得到了溶洞沿不同测线的剖面分布和不同高程处的平面分布,并将其与现有钻孔地质资料进行了对比验证,验证结果表明:井间电磁波CT技术探测溶洞效果良好,可得到场地中溶洞的空间分布,从而为高层建筑桩基础的设计提供可靠的地质资料。

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。

高压富水岩溶大断面公路隧道初支测试研究

高压富水岩溶地区由于水压以及溶腔的存在,导致围岩与衬砌之间的作用复杂多变。对于大断面公路隧道,虽然与标准断面公路隧道受力相似,但是由于断面净宽的急剧扩大,导致衬砌承受更大弯矩,这就使得受力薄弱环节极其危险。在岩溶地区的大断面公路隧道,断面受力状态更加复杂。对隧道断面安装测试元件,监测隧道横断面受力状况,计算得到断面衬砌内力,同时用软件FLAC3D进行有限元分析,比较以及验证断面内力,并得到结论:大断面公路隧道受力状况与标准断面受力相似,但是由于断面面积的增大,断面净宽的急剧增加导致拱肩和拱脚承受巨大剪力,拱顶弯矩增大,同时由于围岩中岩溶的存在,导致断面受力会发生突变。

试论喀斯特水动力剖面模式

喀斯特水动力剖面模式反映各类水文地质结构中喀斯特水的埋藏、迳流条件和水动力特点。由于地下水排泄形式不同,处于不同地貌部位的各类水文地质结构发育了复杂多样的水动力剖面模式。以5种排泄形式为基础,重点研讨了中国境内一些典型水动力剖面模式。

徐州地铁1号线岩溶处理设计与施工

徐州地铁1号线东西向贯穿徐州市,工程地质复杂,大范围穿越灰岩层,灰岩地带岩溶发育。在岩溶发育地段,隧道施工易发生塌方及涌水等事故;若岩溶处理不当,如底板下空洞未填充处理,造成地层承载力不够,给后期地铁运营造成了相当大的安全隐患。由于徐州及周边地区尚无地铁修建的经验,对该地区的岩溶发育特点及分布规律也未进行过研究,因此亟需一套有效的岩溶探测、处理方案解决施工中遇到的岩溶问题。通过先期开展设计和施工的1号线试验段,结合现场施工遇到的问题及岩溶揭露情况,研究出适用于徐州灰岩地区的岩溶处理方法,并总结出徐州地区岩溶发育特点及分布规律,可对徐州1号线全线及类似工程提供经验参考。

塔北哈拉哈塘地区奥陶系碳酸盐岩浅覆盖区岩溶储层特征与形成机理

哈拉哈塘奥陶系浅覆盖区发育缝洞型储层,勘探效果较好。基于地震层位数据、钻井资料对该区进行古地貌恢复及古水系刻画,表明良里塔格岩溶期古地貌以丘丛洼地为主,南部发育了多条切穿至一间房组河流(河流深度大于50m);前志留纪岩溶期以微岩溶地貌为主,水系由北往南汇入岩溶湖。利用钻井、岩心、测井、地震剖面等资料,总结浅覆盖区储层有3种类型:洞穴型、孔洞型和裂缝-孔洞型;垂向上分布两套储层:上部一间房组裂缝-孔洞储层,下部鹰山组洞穴储层;横向上上部储层分布于浅覆盖区,下部储层分布可延至桑塔木组覆盖区。综上探讨浅覆盖区岩溶储层形成机理,认为下部储层带形成于良里塔格岩溶期径流带岩溶,南部深切河流为径流排泄点控制了储层发育;而上部储层带形成于前志留纪岩溶期径流带岩溶,南部岩溶湖为径流排泄区,控制了上部储层带发育。结合现代美国猛犸洞穴系统的特征,提出哈拉哈塘浅覆盖下碳酸盐岩两类岩溶模式,为下一步储层预测和勘探实践提供理论借鉴。

网络并行电法在某大桥地基勘察中的应用

山东某大桥近海施工,基础地层中富含卤盐,岩溶地貌十分发育,且大桥工程巨大,探明大桥基底岩溶发育情况是关键。为此采用并行电法技术,布设了15个测站对场地进行勘探,完成2 590m的勘探测线。数据采集使用了AM与ABM法,分别进行了二极、温纳三极、温纳四极、温纳偶极和温纳微分五种装置数据提取、计算和反演,获得了各测站的电阻率断面图。结合钻孔揭露地质资料对场地条件进行分析,推测场地的岩溶发育与分布状况,为桩基的施工处理提供有效的指导。

超前地质预报技术在隧道施工中的运用

结合某隧道的工程概况和出口平行导坑地段的岩溶特征及工程水文地质条件,根据超前地质预报原则,阐述了各种超前地质预报方法在出口平导岩溶地段施工中的应用,通过实践证明了超前地质预报技术的可行性。

沪昆客专贵州段典型岩溶隧道超前地质预报技术研究

应用地质调查法、TSP、地质雷达和红外探测等相结合的方法,进行岩溶隧道的超前地质预报。以沪昆客专贵州段为例,在研究区段岩溶发育特征和各类超前地质预报方法优缺点的基础上,总结综合超前地质预报的技术组合、运用程序及其工程效果,以提高铁路岩溶隧道超前地质预报水平。

高分辨率三极断面测深技术在采石场勘查中的应用

介绍了高分辨三极断面测深技术在采石场勘查中的应用，钻探验证结果表明，该方法能够准确圈定采石场灰岩岩溶等地质异常体。

K剖面法在岩溶勘查中的应用

在岩溶广泛分布的桂林地区 ,对建筑物、桥梁等工程进行选址时 ,必须详勘场地岩溶分布情况。在取得可靠电测深数据的情况下 ,运用K剖面法对 ρs 资料进行解释 ,取得了较好的效果。结果表明 ,K剖面法在复杂地电条件下能发现弱异常 ,是解决隐伏溶洞的经济、快速而有效的方法 ,具有广阔的应用前景。