复杂富水破碎带突水巷道恢复治理技术研究

在复杂水文地质条件下,矿山巷道掘进穿越富水破碎带时,巷道易发生塌方且伴随大量突水,严重影响了井下后续的正常作业。为了安全、高效地实现该类型巷道恢复治理,以安徽某铁矿的突水事故为研究对象,对矿井井巷工程及水文地质条件进行了综合研究,并针对突水事故中突水量大、水源补给充足的特点,提出了“地面注浆封堵+巷道分段治理+超前管棚帷幕注浆预支护”综合治理技术方案。矿山应用效果表明,该治理方案有效地保障了复杂富水破碎带突水巷道的恢复治理,避免了二次灾害的发生,可为类似工程突水治理提供参考。

高压富水破碎带公路隧道初期支护沉降开裂治理技术研究

高压富水破碎带地区隧道施工过程中,受破碎围岩自稳能力差、岩层裂隙地下水渗漏泄压影响,隧道开挖释放的围岩应力将大部分作用在隧道初期支护结构上,从而造成初支沉降、开裂,严重时可发生拱架变形失稳、坍塌,给隧道施工埋下较大安全隐患。本文以重庆至遵义段扩容工程第T18合同段尧龙山隧道工程施工初支病害为实例,分析研究了高压富水破碎带隧道初支沉降开裂机理,并提出了以“U型钉补强+临时护拱支撑+径向注浆稳固+换拱回填”方式进行隧道初支沉降开裂治理的施工方案。实践证明,此方案可有效控制隧道初支沉降开裂变形,保障施工安全。

山岭隧道富水破碎带突泥涌水处治技术研究

某高速公路高海拔山岭隧道穿越活动断层富水破碎带施工过程中,多次发生大面积突泥涌水。为安全有效处治并通过断层破碎带,结合既往施工技术经验,因地制宜,总结出“探、泄、固、挖”的总体思路,实施“帷幕注浆+水平旋喷桩+超前中管棚+微台阶法开挖”的科学注浆开挖方式,取得了较好处治效果。文章研究内容可为类似隧道灾害处治提供经验。

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。

特长隧道工程建设中富水破碎断层带施工技术研究

特长隧道工程建设中,现场情况普遍十分复杂,尤其是在富水破碎断层带,因断层发育、局部涌水量大等因素的影响,选择与之相适合的施工技术进行规范操作,逐步成为提升技术效果的关键所在。本文就对富水破碎断层带所应用的支护措施展开了深入研究,以期提高整体技术效果,确保隧道能够安全、顺利的穿过富水软弱地层带,充分满足特长隧道工程的施工要求。

特长隧道工程建设中的富水破碎断层带施工关键技术探析

现如今,我国隧道工程建设如火如荼,在隧道工程的建设长度、建设数量方面我国位于前列,成为一个隧道大国。在长隧道工程建设中,建设者克服许多高压富水岩溶、高压富水断层破碎带等地质问题与环境问题,且取得不错的建设成果。故此,文章将以实际的工程建设为例,探索长隧道工程建设中富水破碎断层带施工核心技术,希望为工程设计者、建设者提供重要参考依据。

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。

盾构穿越富水破碎带不良地质掘进措施研究

因工程勘探技术及作业环境的局限,盾构施工过程中时常会遇到实际地质条件与勘察地质条件并不吻合的情况,存在一定的不确定性及复杂性,容易发生施工安全事故。在无锡至江阴城际轨道交通工程施工中,遇到的勘察设计与实际施工不相符的情况,根据现场施工情况和补勘钻孔地质分析,对盾构穿越富水破碎带不良地质掘进措施进行了研究,解决了盾构掘进现场土压力波动异常、出渣含水量大、出土量异常、管片上浮严重等问题,化解了喷涌坍塌风险,有效保证了施工安全与质量。

隧洞工程富水破碎带施工技术

卷盘岭隧洞工程围岩风化程度高,多处为富水破碎带,施工中容易出现岩溶突水、洞顶塌陷、侧墙失稳等问题,施工难度较大。经过多次现场勘察,结合地勘报告,并经专家论证,决定采用超前支护+分层/全断面开挖+初期支护的施工方法。文章以卷盘岭隧洞为例,研究了穿越富水破碎带施工技术在隧洞工程中的应用。

富水断层破碎带对隧道围岩稳定性的影响

为研究富水断层破碎带对隧道围岩稳定性的影响,以吉莲高速公路永莲隧道工程为背景,对其穿越断层破碎带的一段区域进行变形破坏数值模拟研究,并在此基础上,分析了断层破碎带厚度、倾角以及水头压力对围岩变形的影响。研究结果表明:随着隧道向前推进,掘进工作面岩体位移将在与破碎带间隔距离为9 m时开始呈'瀑布式'增长,而掘进工作面前方岩体松动圈则会在间隔距离6 m时与断层破碎带松动区相连,出现导水裂隙通道,引发突水灾害;隧道掘进工作面靠近破碎带时,其最大纵向位移与破碎带厚度关系不大,而与破碎带倾角和水头压力分别呈指数衰减和线性关系;隧道在破碎带内开挖产生的最大位移分别与破碎带厚度、倾角以及水头压力呈指数衰减、抛物线和线性关系。

中天山隧道超高水压富水破碎带施工方法研究

为解决南疆吐库二线中天山隧道出口钻爆法反坡施工中突遇的超高压涌水施工难题,采取超前地质预报和隧道涌水量、水压及连通性测试,预测前方地质情况以及涌水变化规律。针对掌子面前方超高水压富水破碎围岩,结合现场施工情况,对超前注浆堵水、涌水掌子面直接排水、隧道进口施工降压泄水洞等方案进行比选,最终确定了超前注浆堵水施工方案,成功突破了中天山隧道6.3 MPa超高压富水破碎段施工,确保了隧道的施工安全。

超前帷幕注浆施工技术在高海拔长大富水隧道施工中的应用研究

为解决高海拔长大富水隧道的突涌水问题,文章以新建某高原隧道为研究对象,分段评估隧道各段的涌水量,对预测可能出现突水涌泥段落采用超前帷幕注浆的方式进行处治。结果表明,隧道围岩岩性与构造作用复杂,与隧道相关的断层主要有13条,这些构造区域易形成地下水排水通道和储水区,导致初期涌水量较大,突涌水风险较高;超前帷幕注浆在掌子面设置2 m厚的止浆墙体,采用水泥-水玻璃双液浆进行帷幕注浆,超前注浆距离为30 m,该工艺有效地解决了隧道富水破碎带的涌水问题。

富水破碎带岩溶隧道突水模型试验研究

为研究富水破碎带岩溶隧道突水特点以及水力学参数对水压的敏感性。利用自主研发的突水模型试验系统,开展了一系列不同水压下的室内突水模型试验,分析讨论了富水破碎带突水过程的突水速率、渗透率以及颗粒质量流速的变化规律,进而揭示突水致灾机理。研究表明:突水过程一般可分为3个阶段,突水速率与渗透率在这3个阶段中的变化规律具有同步性;突水过程中前2个阶段所需时间和最大突水速率与水压大小密切相关;颗粒质量速率与渗透率对水压大小极为敏感,水压越高,颗粒质量流速增长越快,达到最大质量流速所用时间越少,同时,在稳定阶段的破碎带渗透率亦会随着水压的增大而增大;富水破碎带岩溶隧道突水是一个复杂的非线性动力过程,它是由外部因素和内部因素共同作用而导致的。

博瓦水电站引水隧洞富水破碎围岩治理加固技术研究

引水式发电站在建设过程中往往需要开挖很长的引水隧洞,开挖过程中会遇到各种各样的地质条件,极易发生涌水、突泥、坍塌等灾害。为了提升富水破碎围岩的稳定性,文章在传统水泥基注浆材料基础上,掺入氧化石墨烯和粉煤灰,制备了一种环保高性能的富水破碎带治理注浆材料。结果表明:氧化石墨烯具有超大的比表面积和层状海绵结构,能够吸附在粉煤灰周围,促进粉煤灰发生二次水化反应,同时粉煤灰具有良好的填充功能,在两者的协同作用下,促使注浆材料具有更高的强度、抗渗性和抗离子侵蚀性。通过试验确定了氧化石墨烯的最佳掺量为0.03%,粉煤灰的掺量不宜过高,宜控制在10%~20%;复掺氧化石墨烯和粉煤灰的新型注浆材料相比传统水泥基注浆材料,取芯率提升了23%,平均抗压强度提升了38.1%,能够对富水破碎带围岩起到较好的治理加固作用。

百丈隧道穿越流塑状富水破碎带施工措施及其安全性评价

百丈隧道左洞ZK152+433~ZK152+463段穿越流塑状富水破碎带施工时反复出现变形侵限、塌方等情况,给工程施工带来前所未有的挑战。文章详细阐述了施工过程中采取的各种处治措施,总结了不同处治方案和效果,并采用数值分析方法对隧道结构安全性进行了分析。结果表明:(1)对于流塑状富水破碎带,加密超前支护是防止开挖时围岩出现较大变形或者坍塌的最有效措施。百丈隧道流塑状富水破碎带最终采用了每榀钢架(钢架间距50 cm)都打设一环3.5 m长?51自进式锚杆的超前支护方式,即每个断面都有7层超前支护,最终有效控制了开挖后围岩变形,避免衬砌侵限与塌方;(2)对于流塑状富水破碎带,加固围岩尤其是边墙与基底处围岩非常重要,可有效减少开挖过程中衬砌的整体式下沉。采用抛石挤淤+注浆的方式进行边墙与基底围岩加固,其效果比采用单纯注浆方式好得多;(3)对于外部荷载较明确的隧道,采用计算分析结合工程经验的方式确定衬砌支护参数,既能保证隧道结构安全,又使其经济合理;(4)在双车道隧道施工中,采用三台阶法施工,应尽量缩短台阶长度,使初期支护及时封闭成环,从而可以较好地控制围岩变形。

新型速凝材料注浆加固富水破碎带机制分析

富水断层破碎带是治理难度较大的不良地质体,针对南京地铁建设中基坑大面积涌水、支护结构沉降变形及常规注浆材料防渗加固效果有限的问题,基于水文地质和高密度电法,分析基坑涌水的渗流状态;通过室内试验测定新型速凝浆液的初终凝时间、结石体强度及结石率,得出该材料具有较好的可注性和可行性;采用COMSOL数值软件,联合仿真模拟了富水破碎带注浆加固过程,对比分析注浆前后基坑渗流规律,并基于此开展了现场注浆试验;利用地质雷达和压水试验对注浆效果进行验证,结果显示该新型速凝材料对富水破碎带加固效果良好,COMSOL联合仿真对注浆设计有科学的指导性。

富水断层破碎带大断面隧道设计与快速施工

为解决石峡隧道穿越F7断层及其次生断层影响带、实现快速施工满足通车工期要求的目的,通过数值计算、现场监测等手段,对超前支护、初期支护、锁脚锚杆措施进行了优化,优化措施在工程应用中取得了良好的效果。实践证明:自进式管棚集钻进、注浆、支护于一体,增强了围岩的稳定性并大幅提高了超前支护施作效率;管棚保护下的两台阶快速开挖方法可实现初期支护的早封闭、少扰动,大幅提高了施工进度;不同角度、长度锁脚锚杆对拱顶沉降、周边收敛的影响规律,应结合围岩与衬砌变形规律选取合理的设计参数;管棚保护下的两台阶快速开挖方法及R51锁脚锚杆有效控制了围岩稳定和初期支护变形。

初始水位对富水破碎岩洞段围岩稳定的影响研究

富水断层破碎带地下洞室工程施工中,受地下水流固耦合作用极易发生大变形、塌方、突泥涌水等安全事故,对富水破碎岩洞段围岩稳定的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。文中以轿顶子电站发电引水隧洞开挖工程为例,利用数值模拟的方法对不同初始地下水水位对隧洞开挖后围岩稳定的影响展开研究,并获得相应的变化规律,可以为理论研究和工程设计提供支持。

山岭隧道穿越富水破碎带施工灾害预报及稳定性分析

结合某山岭高速公路隧道,运用超前地质预报(激发极化法)、数值计算分析等手段对隧道穿越富水破碎带施工灾害预报及控制进行了分析研究。分析结果表明:激发极化法能够准确可靠地判断出富水破碎带的位置和规模,可以为施工顺利通过富水破碎带提供科学依据;通过数值模拟研究隧道富水段开挖后的渗流场、应力场及位移场分布等情况可以为合理地选择隧道开挖及支护方案提供技术支撑;通过对施工灾害的预报及控制研究,分析出隧道穿越富水断层围岩变形的一般规律,可以为今后类似工程提供有益的借鉴。

富水断层破碎带隧道超前预报的地震波三维层析成像应用研究

富水断层破碎带的超前预报是隧道施工地质超前预报的重要内容之一,依托某在建隧道工程,通过现场测试试验,研究了地震波三维层析成像方法的应用技术,总结了现场测试的基本步骤、富水断层破碎带的地质解释判别特征,成果对于富水断层破碎带隧道超前预报具有参考意义。