煤系软岩中抽水蓄能电站地下厂房大断面硐室支护设计

为实现绿色低碳可持续发展,大屯能源股份有限公司龙东煤矿拟在埋深约300 m的煤系软岩地层中建设抽水蓄能电站,决定该项目可行性的关键问题之一是能否对主厂房大断面硐室进行经济有效的支护。为此,提出了基于规范和灰色关联度分析的支护设计方法。首先对该硐室的围岩稳定性进行分级,然后根据相关规范和工程经验提出4种支护备选方案,继而通过数值模拟对其支护效果进行对比分析,最后运用灰色理论的关联度模型综合支护效果和支护成本确定出技术经济效果最优的支护方案,从大断面软岩硐室的支护角度证明了在龙东煤矿建设抽水蓄能电站的可行性。该支护设计方法科学、可行、高效,可为煤系软岩中大断面硐室的支护设计提供参考。

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。

三模式掘进机全断面岩层段TBM模式施工技术研究

为研究三模式掘进机使用TBM模式在全断面岩层中的施工技术,以广州地铁7号线二期萝岗站—水西站盾构区间工程为研究背景,分别从出渣方式、掘进参数控制、刀具管理和稳定器应用4个方面对三模式掘进机TBM模式施工技术进行总结。结果表明:1)本工程中三模式掘进机使用镶齿滚刀施工,相对光面滚刀的消耗更少,刀盘转矩更低;2)三模式掘进机TBM模式采用泥浆循环和螺旋输送机双通道出渣,可显著降低泥浆管堵塞的概率,提高出渣效率;3)三模式掘进机在前盾、中盾安装稳定器和撑靴,可保证全断面硬岩地层中掘进盾体不发生滚动,同时增强盾体稳定性;4)在全断面岩层中采用三模式掘进机TBM模式开挖隧道,刀盘转速为3.0 r/min,总推力约15000 k N,转矩可控制在1300 k N·m,推进速度为8~12 mm/min。

大断面干燥粉细砂地层浅埋地段变形控制及施工技术研究

文章详细阐述了双线高铁大断面隧道在干燥粉细砂地层中采用超前水平旋喷桩超前支护、三台阶临时仰拱+竖撑、直径89 mm大锁脚钢管、径向注浆及初支内侧增加套拱等施工技术的施工方案,攻克了双线高铁大断面隧道干燥粉细砂层这一地层难题,形成了一套适用于该地层的施工技术,旨在为安全、快速、标准化建设该地质类型隧道提供有力的技术支撑,进一步提升铁路隧道工程建造水平,为社会创造更好的社会效益和经济效益。

富水细砂地层盾构斜向超近距下穿双洞双线暗挖站施工技术

为研究富水细砂地层某盾构区间斜向超近距下穿施工对既有地铁站变形的影响,文章以临近既有地铁站暗挖段的新建地铁盾构区间工程为背景,对地铁盾构区间工程施工进行设计,并用MIDAS计算分析程序对富水细砂地层盾构斜向超近距下穿既有地铁站施工过程进行数值计算分析。总结了盾构斜向超近距下穿施工过程中既有地铁站位移变化特征;研究了既有地铁站明暗挖交界处变形缝差异沉降规律;分析了既有地铁站轨道沉降变化趋势;整理施工监测数据结果并与模拟计算趋势比对,变化规律基本一致,侧面印证了仿真计算的准确性。

砂土地层钉形变径桩变截面处端阻计算方法研究

变径桩具有承载力高、施工速度快以及经济性强等特点,被广泛运用于铁路桥梁基础中。然而,现有桩基承载力计算方法主要针对等直径桩基,未能考虑变径截面带来的影响。由于桩基变径截面的存在,其竖向承载机制区别于普通的等直径单桩。采用有限元分析方法,分析竖向荷载作用下,砂土地基中钉形变径桩在变截面处的承载模式。计算结果表明:变截面以下有限范围内的土体存在刚性核,与变截面共同承担上部荷载;与普通等直径桩相比,变截面桩的桩身轴力在变截面处出现明显的突变现象;依据球孔扩张理论,引入变截面处承载力的计算公式,结合传统的桩基端阻与侧阻计算原理,推导了变径桩的竖向承载力计算公式。与现有规范对比表明,提出的公式可较好地计算砂土地基中变径桩的竖向承载力。

盾构施工滞后沉降分析及防控措施

成都为富水砂卵石地层,盾构在此地层施工时极易因超挖和扰动形成空洞。砂卵石地层骨架效应较好,在一定时间内可自稳,但在地面荷载等其他诱导因素作用下,空洞逐步延伸至地表造成地表塌陷,表现出的滞后性,施工风险和隐患极大。结合成都地铁3号线一期某隧道区间工程实践,通过相关地表沉降数据与现场巡视结果对比综合分析表明,富水砂卵石地层沉降表现出滞后性;滞后沉降具有突发性、随机性和隐蔽性的特征;滞后沉降预警采用沉降监控结合现场巡视的方法具有良好的效果。

水美乡村建设河道治理综合勘察实例分析

为给岩溶地区河流河岸整治设计提供可靠基础资料和数据依据,需对各堤段地质条件进行综合研判评价。以贵州省江口县水系连通及水美乡村建设试点县工程为例,设计采用地表地质测绘、地质坑槽探和高密度电法等综合勘察手段,对治理河段河岸工程地质条件及物理地质现象进行工程地质分段与评价。地质勘察查明整治河段出露地层多为第四系砂卵石层及残坡积层,岸坡稳定,工程地质条件较好,可为治理方案优化设计和施工组织提供依据。

物探技术在岩溶地区的应用与研究

广州地区地质复杂多变,被称为“地质博物馆”,其中灰岩地层溶洞发育强烈,在地铁围护结构设计、施工阶段大多采用钻探手段分析地质情况,由于大多地铁车站往往布置在道路中心,勘察阶段钻孔施工存在围蔽次数多、地下管线繁杂、交通流量大的问题,造成勘察成本高、效率低。施工阶段详勘和补勘揭露的溶洞往往不全面,存在围护结构施工期间遇到溶洞时难以成槽,基坑开挖期间基坑涌水的风险,最终影响安全、质量、成本不可控。本文结合广花城际花城街站工程实例,通过选取试验段,采用钻孔数据验证物探数据准确度。选择质量高、经济合理的物探方式,对溶洞探测做到有的放矢,减少后续因岩溶揭露不全面,处理不到位造成施工、运营阶段的风险。

库姆塔格沙漠综合科学考察成果初报

库姆塔格沙漠地处塔里木盆地罗布泊地区南缘,南以阿尔金山为界,北抵阿奇克堑谷地,向东可延伸至甘肃省境内,总面积约2.29×104km2,是我国第六大沙漠。考察发现,库姆塔格沙漠气候极干旱,地表植被稀疏,野生动物极少,沙丘流动性大,沙丘类型多样,在其东北部分布着世界上独一无二的羽毛状沙丘。库姆塔格沙漠沙丘下伏地形复杂,沙漠腹地分布出露连续的地层剖面,其蕴藏着反映沙漠形成演化、气候变化与古疏勒河变迁的大量环境信息。开展库姆塔格沙漠综合科学考察,对揭示库姆塔格沙漠的形成与演化、古疏勒河变迁及其与罗布泊退缩的关系、以及西北干旱区气候与环境对青藏高原隆升和全球变化的响应具有重要的科学意义。同时,开展库姆塔格沙漠风沙活动规律、风沙危害的研究以及野生动植物的分布、生态习性等方面的科学考察,对保护世界级的敦煌自然与文化遗产、极干旱地区荒漠生态系统的生物多样性都具有重大现实意义。

极弱胶结地层煤巷支护体系与监控分析

针对极弱胶结地层煤巷围岩自稳能力差、自稳时间短、围岩变形剧烈等特征,采用FLAC3D深入揭示了矩形、切圆拱形与直墙拱形等3种断面形状煤巷开挖后围岩位移、塑性区及应力分布规律,确定了极弱胶结地层煤巷合理断面形状;结合国内外煤巷支护理论与技术,提出了极弱胶结地层煤巷"双层锚固平衡拱结构",基于煤层厚度与巷道埋深,分类提出了极弱胶结地层煤巷支护技术方案,模拟验证了支护方案的合理性与可行性;基于围岩变形与支护结构受力实时监测及分析,动态掌握了极弱胶结地层煤巷围岩变形与支护结构受力状态,评价了支护效果与验证了支护方案的可行性。监测结果表明,切圆拱形断面煤巷成型较好、受力均匀,有利于巷道围岩的整体稳定,提高了煤巷开挖后的自稳与承载能力;锚网索联合支护技术方案有效地控制了极弱胶结地层煤巷围岩大变形与破坏,保证了巷道围岩与支护结构的长期稳定及安全。

高密度电阻率法在水文地质勘查中的应用

介绍了近年来在水文、工程、环境物探领域中兴起的高密度电阻率勘测方法的基本原理,并针对内蒙古扎鲁特旗南部地区开展高密度电阻率法测试的研究与应用。通过高密度电阻率法测量获得实测数据,进行反演分析,求得差异反演区内地层的空间分布,同时结合钻孔实验资料及同期核磁共振数据,得到最终GMS数值模拟的较准确的含水层空间分布模型,确定出该区域含水层厚度的空间结构特征,对区域地下水系统的识别分析提供了可靠依据。

青岛近海古河道断面特征与古地理变迁关系研究

通过对青岛近海1561km的高分辨率浅地层测量剖面解译,在多条剖面中发现研究区存在多期发育的古河道,虽然保存较完整的地层不多,但大部分河流亚相地层被保存。测年资料表明,这些河流多形成在37000～11000a之间,河流床底最大埋深(海底起算)约-32m,一般在-20～-28m,最大单个河面宽约1500m。根据现在所见河道的轮廓形态,可分为六种类型:即发育有滩心洲的河道、平底河道、不对称河道、连续多期发育的河道、窄陡型河道和对称型河道。并对河流的形成机理和古地理特征作了初步分析。

复杂地层三维可视化显示的实现

本文针对在地质构造解释中,经常会利用一系列剖面上地层数据构建整个测区地层三维分布情况,介绍了一种利用断层对剖面上地层进行分区的方法,以及利用VC＋＋和OpenGL开发的对所获取数据进行三维显示的系统的主要模块的功能.该系统能实现被特殊断层如逆断层错断的复杂地层的三维可视化显示.系统运行效果达到了预期的目的,为复杂地层的三维可视化显示提供了一种新的选择方式.

三维地质结构建模中交叉剖面一致性检校方法

地质剖面数据是三维地质结构建模的重要数据源,保证交叉剖面数据的一致性是进行基于地质剖面数据的三维地质模拟的基本前提.本文提出并实现了一种交叉剖面数据一致性检查及校正方法.该方法首先通过检查剖面交合位置处各对应地层的属性是否一致来判断剖面中的地层分层是否一致,然后基于地层分层一致的剖面,在地质剖面交合处采用对应点高程均值来替代初始的不一致高程值,从而实现地层分层界线高程值的调整.

综合录井井下三维地层可视化建模研究与实现

针对综合录井井下地层特点,采用多层DEM三维可视化模型对地下地质环境进行三维描述,实现综合录井三维地层实时显示。将三维坐标投影转换到二维坐标系中,采用二维Delaunay剖分改进算法构建Delaunay三角网;探讨了剖分后的不规则三角网(TIN)到格网的转换和插值以及通过格网DEM构建三维地层;介绍了根据选择的剖切面方程生成地质体的剖面。系统采用VC++6.0和OPENGL图形接口作为开发平台,可以从任意的角度对剖切开的三维地质体进行观察和分析也能够从任意的角度对三维地质体整体进行观察、缩放和剖切等操作。

三维岩土工程勘察信息系统的工程应用

近年来,三维地下空间、三维岩土工程、数字工程等研究不断被关注,实现各种原始数据、图像、图件、文字报告的综合动态管理,越来越变得可行和必要。北京市勘察设计研究院有限公司依托丰富的行业经验和多年在计算机信息化方面的积累,遵循实用和真实原则,与北京大学合作完成三维岩土工程勘察信息系统平台的建设。系统能够对勘察行业中的各种原始数据进行综合动态管理,在研究区域内实现二维地质剖面图、三维地质建模和三维多源数据的一体化表达以及三维空间几何及力学分析等功能,并在实践中得到了成功的应用。

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。

盾构法施工隧道纵向地层移动与变形预计

将盾构法施工隧道开挖引起的地表下沉以及盾构挤压引起的地表隆起均视为随机过程,应用随机介质理论,对隧道施工所引起的纵向地层移动与变形进行了分析,推导了相应的计算公式。工程实例分析表明,该方法效果良好。

复杂条件下隧道断面形状和支护参数优化

通过有限差分法(FLAC3D)数值计算和现场试验对马蹄形断面和大曲率边墙、似圆形断面形式下隧道的支护受力和围岩变形特征进行了对比分析,得出采用似圆形断面可以有效地控制围岩的变形量和变形速率,尤其是水平收敛变形;现场变形量测时的丢失位移所占总位移比例较大,其中下台阶丢失位移比例最大;通过现场试验,对不同支护刚度下围岩压力、锚杆受力、钢架、混凝土应力以及二次衬砌分担的围岩压力和模筑混凝土受力情况进行分析,结合洞室变形的现场量测,得出二次衬砌接触压力及分担围岩压力比呈现出随着初支刚度增大而增大的规律,并综合确定了板岩段合理的支护参数。该结论对在构造应力发育的软岩地区修筑隧道提供了有益的工程经验。