基于Vague集-可拓模型的断层富水区桥梁运营安全评估

为了探究断层富水区复杂地质环境对桥梁运营安全状况的影响并科学合理做出评估,从富水性特征、地质构造、桥梁结构参数、运营监测和安全管理5方面出发构建断层富水区桥梁多层次评估指标体系,将含有语言变量的Vague集设计主观权重与简洁高效的EW法设计客观权重相结合,并通过距离函数优化分配系数优化组合赋权,基于物元可拓理论建立断层富水区桥梁运营安全状态综合评估模型并应用于甘肃省某座桥梁实例中,引入安全性级别变量特征值确定评估桥梁的安全等级。研究结果表明:待评桥梁安全等级为Ⅱ级,运营状态比较安全,评估结果与现场情况基本相符,验证其评估模型的客观性与适用性。研究结果可为此类区域桥梁的加固养护提供决策依据。

全球天然氢气勘探开发利用进展及中国的勘探前景

在全球能源脱碳背景下,天然氢气作为一种一次能源,因其零碳、可再生的优点而备受关注,但中国目前还未开展专门针对天然氢气的勘探工作。通过介绍全球已知高含量天然氢气(体积分数大于10%)气藏的主要形成地质环境及成因类型,系统总结了天然氢气富集的有利地质条件,并结合国外天然氢气的勘探开发现状,评价了中国天然氢气的勘探前景。研究结果表明:(1)全球高含量天然氢气主要发育于蛇绿岩带、裂谷和前寒武系富铁地层中,且以无机成因为主,富铁矿物的蛇纹石化过程是天然氢气最主要的成因来源,其次为地球深部脱气和水的辐解。(2)优质的氢源与良好的运移通道是氢气富集的前提,而盖层的封盖能力是天然氢气能否成藏的关键要素;天然氢气作为伴生气时,传统盖层对其具备封盖能力,但当其含量较高时,传统盖层可能难以形成有效封盖;裂谷环境、蛇绿岩发育区以及断裂发育的前寒武系富铁地层是富氢气藏的勘探有利区。(3)国外多个国家和地区已制定了天然氢气的勘探开发和利用计划,其中,马里已实现天然氢气的商业开采,美国、澳大利亚也已成功钻探天然氢气勘探井。(4)中国高含量氢气区与富氢地质条件高度匹配,天然氢气勘探前景良好,郯庐断裂带及周缘裂陷盆地区、阿尔金断裂带及两侧盆地区、三江构造带—龙门山断裂带及周缘盆地区的天然氢气勘探潜力较大;中国应尽快开展天然氢气普查工作,加强氢气成藏过程研究和潜力评价,并进行勘探技术、开采分离技术和储运技术的攻关,为天然氢气的大规模开发利用做好技术储备。

隧道富水断层破碎带突涌预报与工程对策研究

为解决高原隧道断层破碎带易发突泥冒顶灾害的问题,采用现场调查、地面物探、洞内地震波反射法、瞬变电磁法、超前钻孔等超前地质预报方法,推广洞内物探三维分析,对富水断层破碎带突泥灾害特征、超前地质预报综合成果和工程应对加固措施进行研究。结果表明:三维物探成果能快速精准查明富水破碎带空间形态,成果直观,有效指导风险判识和工程处置措施;对富水断层带预报应充分结合勘察期成果,宏观初判断层分布特性,洞内采用物钻结合、长短结合的方法;首次提出按照“探明破碎带规模形态,查明破碎带物质组分性状,观测地下水特征变化情况”的思路,研判突泥涌水风险;施工处置应按照“探泄结合,先固后进,回堵再泄”的总体原则有序开展。研究成果和手段可为类似突涌灾害超前地质预报和工程应对措施提供参考。

强富水区山岭隧道穿越断层破碎带施工技术研究

为降低隧道穿越断层破碎带施工中的涌水突泥风险,该文依托古兜山隧道实体工程,采用“TSP+地质雷达+超前地质钻孔”的地质超前预报技术,探明隧道掌子面前方的地层状况和富水程度,提出富水区隧道穿越断层破碎带施工关键技术。提出隧道洞口明挖法与隧道洞内光面爆破技术及洞内围岩段的双侧壁导坑法、单侧壁导坑法、三台阶七部法的开挖方式;采用S-Ⅴb型隧道衬砌结构型式与全断面帷幕注浆、加强泄水等技术相结合的支护方式,其中的整体承载结构为初期支撑系统和二次模筑衬砌的组合结构。该施工关键技术可有效避免古兜山隧道施工的突水涌泥现象,可指导类似工程的施工。

穿越富水断层时红层泥岩隧道的受力响应

为了解红层泥岩隧道穿越富水断层破碎带时衬砌结构的受力状态,对甘肃某在建隧道邻近富水断层带的红层泥岩断面开展了围岩、初支钢拱架和二次衬砌(二衬)混凝土应力的长期原位监测,分析了富水断层突水突泥治理期间红层泥岩隧道结构的受力规律。结果表明:受富水断层的水分渗流影响,施工期隧道拱顶的围岩压力最大,为498.28 kPa,在二衬施作后,拱顶围岩压力逐渐降低,而仰拱承受围岩压力持续增加,仰拱最大围岩压力达352.75 kPa。初支钢拱架具有明显的非对称分布,拱架外侧受力呈“上大下小”分布特征,最大压应力位于拱顶与右拱腰,右拱腰受断层活动产生的压应力影响而弯曲破坏;拱架内侧受力呈“上小下大”特征,最大压应力位于仰拱左侧。二衬混凝土总体满足隧道安全系数要求,受富水断层直接影响的拱顶与右拱腰混凝土承受最大压应力;由于施工结束后断层破碎带向隧道基底围岩的持续水分渗透,仰拱混凝土应力稳定时间较长,在长期运营中具有底鼓风险,在隧道运营中应重点关注隧道基底变形。研究结果为后续类似隧道工程的加固方案优化和排水方案确定提供相应参考。

隧道过富水断层破碎带超前帷幕注浆加固技术研究

超前帷幕注浆加固法是令隧道安全快速通过富水断层破碎带的一种有效方法,以某隧道过富水断层破碎带为研究对象,采用FLAC3D数值模拟软件分析了不同注浆圈渗透性与注浆圈厚度对隧道围岩稳定性的影响,确定了最优注浆圈渗透系数比n值50和注浆圈厚度4.5 m,为隧道安全快速穿越富水断层破碎带提供数据支持。

富水区隧道穿越断层破碎带施工应急预案研究

为降低富水区公路隧道穿越断层破碎带施工中涌水、塌方等突发事件的危害,保证施工人员的安全,该文依托古兜山隧道实体工程,建立富水区隧道施工中突发事件应急预案体系。对富水区公路隧道穿越断层破碎带施工过程中可能的突发事件进行分类,建立富水区隧道突发事件应急预案。研究表明,富水区隧道施工过程中发生涌水事故时,应及时疏通横通道,布设抽水泵将涌水抽出洞外,减少洞内水流量;出现坍塌事件时,应当及时处理伤亡人员,并及时运走废土;发生爆炸事故时,应迅速灭火及时疏散工作人员,救治伤员,清理现场,避免造成二次伤害;发生大型机械设备故障情况后,要及时处理伤亡人员,并尽快判断其位置和损伤范围,及时开展救援,转移机械设备,抢修故障机械。

比德向斜北西翼勘查区水文地质特征分析

依据比德向斜北西翼勘查地质资料,分析勘查区水文地质特征。地下水类型为碳酸盐岩岩溶裂隙水、基岩裂隙水、孔隙水;勘查区含水层分为富水性弱、富水性中等、富水性强;勘查区内断层多期活动强烈、断距大、断层倾角大,其中F1、F2断层对煤系地层影响较大,断层破碎带宽,其导水性和富水性强。

深埋隧洞穿高压富水断层涌水突泥分析与处置技术

针对隧洞穿越高压富水断层涌水突泥破坏性强、可灌性差的难题,以滇中引水工程香炉山隧洞过大栗树断裂次级断层涌水突泥灾害治理为例,通过分析隧洞涌水突泥洞段的地质特征、灾害过程与成因,提出了超前钻探、超前灌浆、超前泄压、超前支护组合处置对策。针对隧洞下半断面围岩碎粉含量高、阻止浆液扩散导致注浆效果不佳的问题,提出了置换式注浆加固技术,即注浆孔分A孔、B孔,通过A孔注浆,B孔泄压并冲出岩粉的方式进行注浆,以利于岩粉排出和浆液扩散,成功解决了香炉山隧洞DLI3+681.5涌水突泥灾害治理技术难题。研究成果对类似地质条件下隧洞涌水突泥灾害治理提供参考。

隧道穿越富水断层破碎带掌子面失稳演化特性研究

以某隧道穿越富水断层破碎带施工为工程背景,基于流–固耦合理论,建立了隧道穿越富水断层破碎带施工三维流–固耦合数值模型,研究隧道施工过程中掌子面失稳演化特性,分析了掌子面挤出位移、塑性区体积和掌子面涌水量的变化规律。结果表明:随着掌子面逐渐迫近断层破碎带,掌子面挤出位移、塑性区体积和涌水量呈现由“略微增加”到“明显增加”再到“急剧增大”的变化规律。防突体厚度越大,发生突水突泥灾害的概率越小,该隧道穿越F4断层施工的极限防突体厚度为5.2 m。

滇中引水长隧洞斜井富水断层破碎带快速施工技术

以滇中引水工程昆明段蔡家村隧洞3号施工支洞穿越区域性断裂小仓—银厂箐断裂及横穿水库左、右岸为例,通过“综合法”超前地质预报手段,科学、准确的预判掌子面前方地质围岩以及地下水情况,采用超前堵水灌浆、超前大管棚、超前小导管等措施进行超前堵水兼做加固围岩,利用超前钻探兼做排水孔,采用预留核心土、分台阶开挖支护的方式,并预留变形量,保证斜井富水断层破碎带洞段安全、快速通过。

煤矿回采工作面水害综合防治研究

恒晋煤业E9102工作面临近南山向斜,受向斜影响,工作面上覆含水层水局部富集,预计回采时主要会受顶板上覆含水层及导水断层构造的影响。通过采取井下超前物探探测、钻探探查验证疏放水、合理布置排水系统、地面引流等一系列综合防治水措施,有效保障了工作面安全回采,同时缓解了采区排水压力,节约了排水费用,取得了一定的经济效益和社会效益。

低高程点法查找隐伏富水断裂应用实例及效果分析

针对湖南省抗旱找水工作中遇到的问题及找水定井工作效果进行深入分析,发现湖南省多数干旱区无明显的区域构造。为解决该类地区水量贫乏、地质资料缺乏、找水难等地质环境问题,提出采用低高程点法查找隐伏富水断裂,圈定找水靶区的工作方法。通过该方法,成井率由59.3%提高到82%,单井平均涌水量由原来的163m^(3)/d增加到了214.4m^(3)/d。因此,低高程点法查找隐伏富水断裂的方法可为抗旱找水工作提供参考借鉴,提高了找水定井的成功率。

EH4电磁法在太行山隧道勘察中的应用

山西省某高速公路太行山隧道地质情况复杂,地形地貌复杂多样,最大埋深约730 m,一般物探方法难以适应,而EH4大地电磁法系统可以满足该隧道的勘察。文中简述了该方法的原理及特点,结合已知地质条件,成功解译出了该隧道的10处断层位置和2处岩溶发育位置,并分析了它们的富水情况及围岩破碎情况,为隧道围岩划分、划定风化层、富水位置及施工提供了可靠的依据,为类似项目的勘察提供了借鉴。

帷幕注浆技术在隧道穿越富水断层破碎带施工中的应用

文章以某隧道工程为研究对象,探讨了全断面超前帷幕注浆技术在高危险性、富水性断裂带施工中的应用。通过进行有效的隧洞突水控制,确保了隧洞的施工安全。文章总结了隧道穿越高危险性断裂带施工中的全断面超前帷幕注浆工艺及相关参数,从止浆墙施作、止浆岩盘注浆加固、止浆墙抗压试验等方面提出了技术要点,以供参考。

基于瞬变电磁法的煤矿富水区勘探研究

为了查明山西华宁焦煤有限公司煤矿富水区赋存形态,以满足矿井设计和开拓的要求,采用瞬变电磁法,基于研究区地质概况和地球物理特征,研究了工作方法与技术措施以及数据处理、资料解释,与三维地震解释出的煤层、构造信息进行综合分析,确定了区内煤层顶底板含水区域及构造赋水情况。研究得出,采用瞬变电磁勘探查明了2煤、10煤顶板富水区范围,其中圈定2煤顶板富水区7处,圈定10煤顶板富水区7处;查明了奥陶系灰岩的富水异常区,圈定奥灰富水异常区8处;查明了勘探区内主要断层的富水性,评价了断距大于5 m以上的11条较为可靠断层的富水性。

富水软弱破碎带大断面隧道施工渗流影响及控制效果分析

依托大断面铁路隧道工程为背景,通过数值模拟并结合现场实测方法研究了隧道不同埋深条件下拱顶沉降、水平收敛、整体围岩应力和塑性区分布规律,并在此基础上,对隧道在富水条件下的孔隙水压力进行了探讨。结果表明:拱顶沉降、水平收敛位移与水位高度呈正相关,埋深对水平位移影响较小,但影响范围增大;且随着隧道埋深的增加,拱顶沉降和水平收敛位移将在与破碎带间隔10 m左右开始呈“瀑布式”增长;围岩应力随埋深和水位高度呈线性增长,其最大值集中在拱腰处,最大达到1.34 MPa,增长速率受水位高度影响更大;塑性区主要分布在隧道两侧,但随着埋深增加,拱顶也出现少量塑性区,这对拱顶的稳定是十分有利的;隧道周围孔隙水压力与埋深和地下水位高度呈正相关。该项研究可为提升大断面隧道穿越断层破碎带施工提供有益的借鉴和参考。

富水断层带隧道变形力学机制及双梯度注浆NPR补偿对策

云南他白依隧道位于青藏高原东麓,穿越多条断层构造带,其围岩软弱破碎,遇水强度骤降。原设计方案下围岩存在米级大变形,出现了拱架扭曲、仰拱隆起和突泥涌水等灾害。针对富水断层带隧道围岩破碎难题,首先通过矿物成分分析、点荷载试验及地应力测试,分析了富水断层带隧道变形力学机制及其转化,通过未注浆、常规注浆及双梯度注浆的围岩承载力试验,确定采用双梯度注浆工艺进行NPR锚索锚固;然后,通过数值模拟及现场试验,得出了最佳锚索数目;最后,通过现场应用,基于监测数据验证了双梯度注浆及高预紧力长短NPR锚索支护体系的可靠性。研究结果可为类似富水断层带隧道的大变形灾害控制提供参考。

帷幕注浆技术在天河山隧道穿越富水断层破碎带施工中的应用

以和邢铁路天河山隧道为例,在穿越高风险富水断层破碎带施工过程中,采用全断面超前帷幕注浆技术进行处理,有效控制隧道涌水,保证掘进过程安全。在此基础上,总结隧道在穿越高风险富水断层破碎带时的全断面超前帷幕注浆施工技术工艺和参数,提出隧道施工要重视超前地质预报、慎重选择止浆墙厚度等建议。

某海外盾构隧道围岩坍塌地质分析与预测

某海外铁路项目特长盾构隧道掘进过程中,隧道围岩发生严重坍塌,出现卡机事故。综合前期勘察设计阶段勘察成果、补充进行的航空大地电磁测绘及高密度电法勘探,并结合隧道开挖揭示、超前预报及实验室试验分析,得出结论:围岩坍塌段系断层带,明确了导致隧道围岩塌方的主要原因,为塌方处治治理方案及后续安全掘进方案的设计、施工、决策提供了有力支持,可作为类似情况工程地质分析研究的参考案例。