Sensitivity analyses of random cave groups on karst tunnel stability based on water–rock interaction using a novel contact dynamic method

This paper concentrates on the sensitivity and dynamic simulation of randomly distributed karst cave groups on tunnel stability and connectivity extended ratio based on water–rock interaction using a novel contact dynamic method(CDM).The concept of karst cave group connectivity extended ratio during tunneling and water inrush is proposed.The effects of cave shape and spatial distribution on Qiyueshan tunnel are investigated.Tunnel deformation and damage index,and connectivity extended ratio with uniform random karst cave groups are evaluated.The results demonstrate that the connectivity extended ratio is verified as a crucial judgment in predicting the safe distance and assessing the stability of the tunnel with the karst cave group.CDM model captures the fracture propagation and contact behavior of rock mass,surface flow,as well as the bidirectional water–rock interaction during the water inrush of Qiyueshan tunnel with multiple caves.A larger cave radius and smaller minimum distance between the cave and tunnel increase the deformation and damage index of the surrounding rock.When the cave radius and cave area ratio increase,the failure pattern shifts from overall to local failure.These findings potentially have broad applications in various surface and subsurface scenarios involving water–rock interactions.

TSP203超前预报系统探测岩溶隧道的应用研究

在岩溶地区隧道施工过程中,经常遇到溶洞、暗河、断层及突水、突泥等无法预料的地质灾害,给施工带来了重大灾难和无法估计的经济损失。为了保证岩溶地区隧道施工安全,对岩溶的发育情况进行准确及时的超前预报,具有重要的理论意义和重大的工程价值。TSP超前地质预报系统与其他预报方法相比,在准确性和预报距离以及操作可行性等方面都具有一定的优势。基于TSP203 plus系统对沪(上海)蓉(成都)西高速公路齐岳山隧道进口左洞溶洞进行了预报。对照溶洞实际开挖情况,分析了该系统的实用性和可信性以及在指导施工方面起的重要作用。

齐岳山隧道进口背斜地段岩溶发育特征分析与治理

齐岳山隧道全长10 528 m,是在建铁路宜万线第三长隧道,隧道进口采取反坡施工。在进口齐岳山背斜地段施工过程中,先后揭示了6个大型岩溶,充填物有水、淤泥、粘土和块石土等多种,水量、水压不等。根据充填介质和工程及水文地质特征,施工中有针对性地采取了释放、排泄、注浆等不同措施,使不同类型的岩溶得到了有效的治理。

齐岳山隧道F11高压富水断层带注浆施工技术

隧道岩溶、断裂带等高压涌水是隧道修建中比较难以解决的问题,隧道突涌水地质灾害频繁发生,成为影响隧道施工和安全的主要障碍。宜万铁路齐岳山隧道所穿越暗河、溶洞、断层破碎带等不良地质高压突涌水地段,给施工带来很大的困难。目前正在施工的齐岳山隧道F11断层破碎带,水压高、水量大、地质条件复杂,成为唯一制约全线的主要技术难题。以平导F11断层的注浆施工治水防坍为实例,介绍F11高水压断裂带治水防坍新方案、新工艺及效果检查新方法等,为以后类似工程积累经验。

鄂西齐岳山地区岩溶发育特征及其对隧道涌水的影响

齐岳山地区有7种岩溶地貌类型,地下河发育受碳酸盐岩层组类型控制,管道结构单一,具有侧向补给、纵向排泄的水文地质特征。本文将齐岳山隧道分成5个区段,分别采用大气降水入渗系数法、地下径流模数法和水文地质比拟法对各区段隧道涌水进行计算预测,并对各段岩溶发育对隧道涌水影响进行了评价。

注浆加固工法在齐岳山隧道F11断层施工中研究与应用

在应对齐岳山隧道F11高压富水断层施工中,综合国内外类似地层的施工方法进行比较,拟采用注浆工法进行堵水加固施工处理,由于采用全断面超前预注浆工期长的缺点,在钻孔注浆方案设计过程,根据实际地质情况,大胆进行理论创新,将原帷幕注浆"柱状加固模式",优化为"桶状加固模式",在保证效果的前提下,减少工程数量,并在后续施工中推广应用,最终形成以封堵较大裂隙水和加固围岩为主要目的的围岩加固注浆模式,大大地缩短了施工工期。

宜万铁路齐岳山隧道地质水平钻探应用技术

超前地质探测是隧道安全施工的重要保障,水平钻探技术具有直接和准确的特点,因此快速水平钻探技术成为超前地质探测的主要手段之一。以宜万铁路齐岳山隧道为背景,研究了隧道施工过程中快速水平钻探的点位选择、钻进工艺、数据处理等技术,探讨了快速水平钻探与其他探测手段的配合方法。

隧道施工期超前预报地质雷达异常干扰识别及处理

受隧道施工复杂环境的影响,地质雷达在超前地质预报中经常遇到各种干扰信号,会对不良地质体探测和预报的准确性造成影响。采用现场实测的方法对隧道地质雷达探测过程中掌子面附近台车等金属物体、探测表面凹凸不平、电缆与输电线路、测线表面金属或非金属干扰物、探测区积水积泥以及底板测线附近金属物体等常见干扰因素进行分析,研究其在雷达处理图像上的表现特征与识别方法,并从相对介电常数取值、直达波拾取、天线移动、测线里程标记、增益调节和数据处理等方面讨论减少或消除干扰因素的措施。研究成果有利于提高地质雷达在隧道超前预报中的准确性,并对类似工程具有一定的参考和借鉴意义。

宜万铁路齐岳山隧道高压富水断层施工关键技术

通过宜万铁路齐岳山隧道F11断层施工,对冻结法、泄能降压法、注浆加固堵水法等施工方法进行比选;经过科研实践总结,优化方案为分水降压和信息化跟踪注浆组合工法,采用泄水洞或平导等附属洞室突水后作为分水降压通道,降低水压,减少突水、突泥风险;再采用信息化跟踪精确注浆加固隧道范围内围岩,快挖快封安全快速通过。解决了岩溶地区隧道高压富水断层快速施工难题,可在类似工程中推广应用。

宜万铁路齐岳山隧道高地应力测试方案

运用目前国内工程岩体应力测试中使用较多的孔径变形法,对齐岳山隧道的岩体应力进行了测试,并根据高地应力的特点给出了施工建议。

齐岳山隧道F11断层区域横通道进正洞超前帷幕注浆施工方案

以齐岳山隧道F11断层区域横通道进正洞施工为例,介绍了超前帷幕注浆施工技术在复杂地质条件下的应用,阐述了大断层区域内超前帷幕注浆技术的注浆设计、钻探注浆情况分析、注浆效果评定、开挖揭示对比,为断层破碎带、软弱围岩施工提供了一定的经验借鉴。

齐岳山隧道F11断层掘进施工综合技术措施

如何安全、高效地通过高压富水、岩体破碎的断层地段,是国内外隧道施工中的一个重大难题。详细介绍了宜万铁路齐岳山隧道进口F11断层施工中所采用的开挖方法、支护流程、辅助施工、现场管理等综合技术,以期为今后同类隧道施工提供借鉴。

隧道综合超前地质预报技术及其工程应用

针对岩溶隧道单一超前预报方法预报结果与实际开挖揭露情况偏差较大的问题,提出采用隧道综合超前地质预报技术来提高对不良地质体预报的准确率,即采用宏观地质分析法、TSP地震波法、地质雷达法、掌子面围岩预判以及超前钻探相结合的方法,充分发挥各种预报方法的优势并进行相互补充和印证,提高不良地质体超前地质预报精度。研究成果成功应用于利万高速谋道连接线齐岳山隧道的超前地质预报工作,避免了人员伤亡与财产损失。以里程桩号GK0+708~GK0+720段范围内大型充水夹泥溶洞预报为例,详细阐述了综合超前地质预报的流程,并根据预报结果进行相应的处治措施,避免了溶洞塌方突泥等地质灾害的发生。研究结果对类似岩溶地区的超前预报提供了参考和借鉴。

综合地质超前预报在齐岳山隧道施工中的应用

在长大隧道施工过程中,由于工程地质条件的复杂性和不确定性,常会出现如塌方、涌水等地质灾害,为了规避这些地质灾害的发生,在施工过程中实施综合地质超前预报就显得十分有必要。本文以宜（昌）—万（州）铁路齐岳山隧道PDK366＋020~PDK365＋984段为实例,详细介绍地质分析-TSP地震勘探-超前水平钻探相结合的综合地质超前预报方法,结果证明,该方法具有较高的精度和准确度。