隧道地质灾害预警体系中岩溶裂隙水综合预报技术研究

岩溶裂隙水普遍存在于岩溶地区,其运动是造成岩溶地面塌陷等地质灾害的根本原因,有效的岩溶裂隙水预判技术能为隧道工程提供安全保障。结合岩溶裂隙水的性质、分布规律等特点,本文列举了TSP预报法、地质雷达、EH-4高频大地电磁测探三种主要岩溶裂隙水地质灾害超前预报方法。借助实际工程案例,对三种方法的原理、数据采集和处理及适用范围进行深入分析,通过对比研究,综合评价三种超前预报技术的优缺点,助力提高隧道地质灾害预警体系中的综合预报技术水平,为岩溶地区的可持续发展提供有效技术支持。

沟谷地貌层状基岩裂隙水系统下露天矿防排水研究

对沟谷地貌层状基岩裂隙水系统下的露天矿充水因素及通道进行研究分析;构建模拟水流数学模型从而进行水文地质参数分区,对模型进行识别和验证后进行了涌水量预测;计算了矿坑汇水量与排水量,并提出防排水思路;利用多公式反复论证计算洪峰流量,提出了防洪方案、工程建设内容和其他防洪措施。

矿区砂岩裂隙水水文地质特征及其防治措施

矿区砂岩裂隙水在水文地质学领域内占有重要地位,直接影响矿山开采安全与效率。围绕矿区砂岩裂隙水的水文地质特征进行了深入分析,并提出了相应的防治措施,旨在为矿山开采提供科学的水害防治指导。通过野外调查与室内试验,揭示了矿区砂岩裂隙水的分布规律、流动特性及其对矿山稳定性的影响,进而探讨了有效的裂隙水控制与利用策略。

三迭系下统砂岩裂隙水的勘测研究

三迭系下统刘家沟组厚层砂岩,是山西的主要基岩含水地层之一。但同任何基岩含水层一样,形成储水空间的前提是有地质构造作用。通过地球物理的可控源音频大地电磁法(CSAMT)调查了完整基岩处无水的电阻率特征,在此基础上找到了断裂构造带,用电阻率与相位参数分析研究了其特征,通过激发极化法的三个参数特征分析了断裂带的富水性。在地球物理各参数异常基本一致的情况下,确定了开发井位,取得成功。对同类地区的地下水勘测研究具有参考意义。

山东省烟台市观水镇白垩纪基岩裂隙水供水可行性分析

近年来,由于地下水污染问题加剧,山东省烟台市观水镇生活用水矛盾日益突出,急需寻找优质地下水缓解当地居民用水问题。通过水文地质调查、地球物理勘探、实施探采结合井、抽水试验和水质化验等手段,初步查明了观水镇及附近区域的蓄水构造类型及赋存规律,圈定了优质地下水的富水地段,论证了白垩纪基岩裂隙水供水可行性,为政府相关部门决策、解决村民吃水问题提供科学建议。

高密度电法在红层地区构造裂隙水勘查中的应用

为助力革命老区江西省宁都县脱贫攻坚和解决当地百姓生产生活用水问题,开展了此次找水打井工作。宁都县属白垩系红层地区,地下含水方式普遍为构造裂隙水。本文在前期水文地质调查工作基础上,采用高密度电法对重点工作区进行勘探,通过所测剖面反演出的电阻率拟断面图结合水文地质资料进行解译分析,然后定井,开孔验证后定井成功率100%,证实了高密度电法在红层地区找水的有效性和可靠性。

基岩裂隙水寻找与开发的专家系统建立

由于基岩裂隙水埋藏分布规律的复杂性，致使裂隙水的开发利用十分困难。因此，获取和利用理论水平高、实践经验丰富的基岩裂隙水专家的知识，通过计算机技术形成具有智能功效的专家系统，就具十分重要的理论和实际意义。本文详细介绍了基岩裂隙水寻找与开发专家系统（ＢＦＷＰ）的建立过程，包括系统的知识库建造，推理机设计。

岩溶裂隙水与不良地质情况超前预报研究

在岩溶地区隧道施工过程中,经常遇到突水、突泥等无法预料的地质灾害,给施工安全带来了重大灾难和无法估计的经济损失。为了保证岩溶隧道施工安全,对岩溶裂隙水与不良地质体的发育情况进行准确及时的超前预报,是当前岩溶地区隧道设计与施工中亟待研究与解决的关键问题。首先,对隧道建设过程中岩溶裂隙水与不良地质情况超前预报和综合预报体系的研究现状进行详细的介绍,指出岩溶裂隙水与不良地质情况超前预报中存在的主要问题,总结隧道建设过程中地质缺陷超前勘探方法和高压大流量岩溶裂隙水超前预报方法;然后,重点介绍TSP超前地质预报系统探测溶洞、陆地声纳法探测断层、地质雷达探测地下水和红外探水法探测岩溶裂隙水等工程实例。最后,总结预报各种不同地质体的有效方法和将要开展的研究热点和难点,并对下一步所要开展的工作进行深入探讨,对我国在岩溶裂隙水和不良地质体探查的理论和技术创新方面给予一定的帮助和指导。

复信号分析技术在地质雷达预报岩溶裂隙水中的应用研究

对岩溶裂隙水进行及时准确的预报,是当前岩溶隧道设计和施工中亟待研究和解决的关键问题。复信号分析技术能够提取多个参数进行综合判断,基于此优点,尝试将复信号分析技术引入到地质雷达探查水体的研究中。对雷达数据中的水体异常分别从振幅、频率和相位等方面进行综合判断,克服了以往判断依据单一的缺点,为利用地质雷达进行岩溶裂隙水预报提供了一种切实可行的方法。首先,介绍了复信号分析技术的原理,阐述了在地质雷达信号处理中引入复信号分析技术的必要性;然后探讨了基于复信号分析技术的地质雷达预报岩溶裂隙水的可行性,得出了判断水体的依据。最后结合工程实例,对地质雷达数据进行了复信号处理,并对岩溶裂隙水进行了综合判断。与开挖结果对比显示,复信号分析技术的运用较大的提高了岩溶裂隙水预报的准确性和可信性。

地电场水文地质因素及裂隙水主体渗流方向逐日计算

2007年西昌和天祝地电场观测台阵建立,随后两年西昌台阵地电场的TGF-A波形明显,天祝台阵则以TGF-B波形出现.台阵内各台站间地电场相关性高,这受地电场潮汐机理的支持;不同台站或同一台站的不同方向地电场潮汐波峰谷值差异明显,地电场潮汐机理和场地水文地质资料表明,这主要与岩石、裂隙度、裂隙优势走向、含水度、透水率、水矿化度和裂隙水压力差等因素相关.潮汐电信号形成于裂隙水或水中电荷周期性移动,电荷被岩壁吸附或脱离产生噪声,该信噪比在同一台阵内基本相同,信噪比值与潮汐电信号产生过程和场地电磁背景关系密切.应用地电场潮汐谐波振幅计算裂隙水主体渗流方向,结果与应用潮汐波峰谷值法基本一致,这消除了峰谷值法取值的偶然误差.2008年汶川MS8.0地震前,两台阵内都存在场地裂隙水主体渗流方向的短临变异现象,西昌台阵这种变异更明显.

隧道信息化施工岩溶裂隙水超前地质预报

隧道突水是岩溶地区隧道信息化施工过程中经常遇到的一类地质灾害,给施工安全带来了重大危害和经济损失,因此,对隧道掌子面前方的岩溶裂隙水进行准确及时的超前预报,是岩溶地区隧道动态设计与信息化施工中亟待解决的重要问题,具有重要的理论意义和重大的工程实用价值。总结了隧道信息化施工中岩溶裂隙水超前预报方法,重点介绍了在水文地质分析的基础上,综合运用TSP预报系统和红外探水法两种方法对某特长公路隧道岩溶裂隙水进行了工程实例探测,收到了良好的预报效果,对类似工程具有一定的指导意义。

岩溶地区隧道裂隙水突出力学机制研究

岩溶地下水是诱发隧道发生突(涌)水地质灾害的主导因素之一,岩溶裂隙水对隧道围岩的危害越来越成为岩溶地区隧道建设中的热点研究问题之一。基于目前岩溶裂隙水突出机制研究现状,运用岩溶地质学、工程水力学和断裂力学相关理论分析岩溶地区隧道水岩相互作用机制,探讨了水岩相互作用对岩溶地区隧道施工发生突(涌)水的影响,揭示岩溶地区隧道裂隙水突出前后过程的力学机制。研究表明:岩溶隧道裂隙水突出是裂隙岩体在岩溶水及水压的持续作用下受施工外力干扰发生劈裂的结果,岩溶水和水压在裂隙岩体突水破坏过程中的力学作用主要体现在4个方面,即突水蓄势期岩溶水对裂隙岩体的软化溶蚀作用、水压对裂隙岩体的劈裂作用,突水失稳期水流的冲刷扩径作用、水压对突水量的动力控制作用。基于上述分析,以断裂力学、弹塑性力学理论为基础,提出岩溶隧道岩溶裂隙水突出的最小岩石防突厚度概念,推导了其半解析解表达式,并为工程实例所验证,其结果可为高风险岩溶地区隧道突水理论与防治措施提供参考。

基岩裂隙水渗流特性探讨与工程实例

基岩裂隙水既是宝贵资源,又对大型地下工程建设的构成威胁,并引起诸如塌方、冒顶、突水等工程问题,本文结合新七道梁隧道工程,分析基岩裂隙水在各类岩体中的渗流特性,取得较好效果。

光滑裂隙水流模型实验及其机理初探

本文通过裂隙水室内模型实验研究，将理论值与实验作了对比分析，阐述了立方定律的适用范围，同时，对微裂隙水流运动亦进行了初步研究，在实验的基础上，通过机理分析和实验研究的总结，得出了微裂隙水运动不完全属于牛顿流体运动的初步结论。在紊流实验的基础上提出了一个半经验公式，经比较，与实测结果较为一致。

基于离散裂隙网络模型的裂隙水渗流计算

离散裂隙网络模型(Discrete Fracture Network(DFN))是研究裂隙水渗流最为有效的手段之一。文章根据裂隙几何参数和水力参数的统计分布,利用Monte Carlo随机模拟技术生成二维裂隙网络,基于图论无向图的邻接矩阵判断裂隙网络的连通,利用递归算法提取出裂隙网络的主干网或优势流路径。基于立方定律和渗流连续性方程,利用数值解析法建立了二维裂隙网络渗流模型,分析不同边界条件下裂隙网络中的流体流动。结果表明,该方法可以模拟区域宏观水力梯度和边界条件下,裂隙网络水力梯度方向总的流量,以及节点的水位、节点间的流量和流动方向的变化特征,为区域岩溶裂隙水渗流计算提供了一种实用、可行的方法。

宁夏南部“南北古脊梁”岩溶裂隙水流系统分析

运用构造控水分析、水化学同位素等方法 ,对宁南“南北古脊梁”岩溶裂隙水系统进行了深入的分析与讨论。该区储水空间以岩溶裂隙为主 ,岩溶水的空间分布明显受SN向大型断裂构造控制。岩溶地下水以大气降水起源为主 ,并表现为多元水混合而成。水质分布呈现南优北劣的分带特征 ,北部水 岩相互作用形式为溶滤 蒸发浓缩型 ,呈高矿化咸水 ,南部为溶滤 混合型 ,呈低矿化淡水。根据水动力场和水化学场特征 ,划分了 3个相对独立的岩溶水子系统。

老挝甘蒙钾盐矿床钾镁盐矿层中裂隙水的地球化学特征及其成因探讨

老挝钾盐矿所属的呵叻盆地是世界上最大的钾盐矿集区之一,矿物组合主要为石盐、光卤石和次生钾石盐等,裂隙水分布于钾镁盐矿层中(深度150m左右)。裂隙水渗漏已严重影响了矿区生产安全,但关于该水体的来源及演化过程仍不明确。本文系统采集矿层中裂隙水及周围各种水体样品12件,并测试其水化学及氢氧(2 H、18 O)同位素组成。结果表明裂隙水矿化度较高(368.1g/L^430.7g/L),裂隙水与盐泉水水化学类型同为氯化物型,分析常微量离子含量特征及水化学特征系数,显示裂隙水受到钾镁盐溶滤掺杂的影响。裂隙水δD=-64.2‰^-55.2‰,δ^(18) O=-7.75‰^-7.1‰,其比值范围显著区别于石盐(δD=-144‰^-78‰,δ^(18) O=-1.1‰~4.2‰)和钾镁盐(δD=-54.75‰^-1.42‰,δ^(18) O=-7.09‰~0.95‰)沉积阶段原始卤水氢氧同位素组成,而位于全球大气降水线附近,表明裂隙水不具有原始残留卤水特征,而主要由大气降水溶滤蒸发岩矿物所形成。裂隙水成因的查明为该区地下水循环和钾盐矿床开发过程中地下水渗漏治理提供了一定依据。

特长深埋隧道裂隙水综合预测方法与应用

隧道涌水是施工过程中经常遇到的一类地质灾害,给隧道施工带来安全隐患和经济损失,因此,对隧道掌子面前方的裂隙水发育情况进行准确及时的超前预报,具有重要意义。总结了常用隧道涌水量计算方法和裂隙水超前预报方法,并对各方法优缺点及适用范围作了比较。依托宜(昌)-巴(东)高速公路石门垭隧道工程,利用地质分析方法对隧道全段进行裂隙水发育情况和超前预报方案的划分,并结合涌水量计算与TSP预报系统对裂隙水进行预报,收到了良好的预报效果,对类似工程具有一定的指导意义。

漳州地热田基岩裂隙水系统温度分布特征

为研究漳州地热田基岩裂隙水系统温度分布特征,建立了新的三维基岩裂隙水系统概念模型,并利用Fluent软件求解模型。结果表明:基岩裂隙热水温度场受到断裂区的强烈控制,在北东—南西向断裂中,强烈对流形成的高温热柱刺穿了基岩顶部形成热田高温中心;基岩热流在断裂区中部高温区达到最大,在北东—南西方向上最大值为343.02mW/m2,在北西—南东方向最大值为368.72mW/m2,并向边缘逐渐降低;第四系孔隙水的存在和运动使得地表热流的最大值和局部值降低。未来漳州热田应加强深部温度的测量研究。

地球化学模拟在南北古脊梁岩溶裂隙水系统划分中的应用

南北古脊梁是贺兰山经向构造体系的核心部分,为一条SN向的震旦系、寒武系、奥陶系地层隆起。寒武系、奥陶系地层主要为灰岩和白云岩,其间赋存有较丰富的岩溶裂隙水。由于埋深大,构造情况复杂,南北古脊梁的岩溶裂隙水的分布和径流规律至今仍不是十分清楚。本文利用地球化学模拟的方法,对南北古脊梁深埋岩溶裂隙水的系统划分和各部分之间的水力联系进行了研究。认为:系统Ⅰ和系统Ⅱ的边界应当在严湾和吕套之间,其边界为一条由第四系地下水补给形成的,地下水位较高的可移动地下分水岭;系统Ⅰ和系统Ⅲ之间存在水力联系,系统Ⅰ北端排泄口太阳泉的水量有46%来自系统Ⅲ的补给,在萌城泉和太阳泉之间可能存在一条导水断层形成的岩溶裂隙水的强径流带。