复杂岩溶高承压水下深埋地铁车站设计及施工方案研究

近十多年来,我国城市轨道交通工程大量建设并投入运营,区间地下隧道与地下车站的顺利建设、安全运营均与地下地质条件密切相关。在各种地质条件中,以复杂岩溶及岩溶水对地下工程的影响最为不利,特别是复杂岩溶发育叠加岩溶高承压水条件下修建地下深埋车站工程最为罕见,难度与风险最大。因此有必要对此类地质条件下地下车站设计方案、施工工艺进行深入的研究与总结。研究结论:赋存于隔水层下的灰岩溶洞和溶隙中的地下水,具有明显的承压性与不均一性,在岩性交界面因溶蚀作用显著增强,往往具有承压管道流特征;复杂岩溶及岩溶承压水条件下地下车站设计采用外截内排、分区实施、设置注浆截水帷幕+坑底处理+减压泄水井的综合设计方案可行有效;根据钻孔情况,采取化学注浆可以显著提高支护桩的成桩率;地下深埋车站的选址应当尽量避开岩溶发育条带与碎屑岩的富水与溶蚀发育交界带,以避免受复杂岩溶及高承压水的不利影响大幅增加工程投资;文中所述的设计方案与施工措施,确保了工程的按期顺利建成,取得了较好的技术、经济和社会效益,其成功的工程勘察设计与施工经验可供其他类似工点参考利用。

复杂岩溶地层大口径DRCP顶管施工试验研究

复杂岩溶地层中大口径顶进施工法用钢筋混凝土管(DRCP)顶进施工过程中的最大顶力值,是顶管施工中最关键的施工控制指标,决定了顶管施工的效率。为了研究复杂岩溶地层大口径DRCP顶进过程中的总顶力变化规律,建立了DRCP顶进过程力平衡模型,并基于贵阳市“汪家大井”水源应急工程的管道工程,开展了岩溶地层中DRCP顶进过程原位试验,对顶管施工过程中的顶管顶力进行实时监测和分析。结果表明:DRCP顶进过程主要分为切削力平衡阶段、顶力渐变平衡阶段和摩阻力平衡阶段;对于岩溶地区的燧石灰岩、灰岩和砂质页岩,采用泥浆减阻的DRCP的平均摩阻力fk分别为:6.06,5.81,3.78 kN/m^(2),在顶管设计和顶进施工的顶力控制中,可以将其乘以安全系数,作为类似顶管工程的取值参考;触变泥浆减阻DRCP在不同岩体顶进过程中的顶进阻力不同,岩石越坚硬,DRCP受到的平均切削力、平均摩阻力和综合摩擦系数越大。提出的复杂岩溶地层大口径DRCP顶力计算方法,对于明晰DRCP顶进施工控制指标,保障施工安全和进度具有重要意义。

岩溶复杂发育区公路桥梁地基适宜性分析研究——以赤石特大桥为例

赤石特大桥是一座修建在岩溶复杂发育区的公路桥梁。大桥场地内由于构造作用与岩溶作用叠加,导致岩溶复杂发育,钻孔揭露最大发育深度超过100m。工程勘察采用钻探、物探相结合的勘察方法,揭示了场地内垂直岩溶与顺层面岩溶两种岩溶类型,查明了场地内岩溶发育的基本特征。从场地内的岩溶水文地质条件、岩溶充填物性状特征、桩基施工扰动影响等方面对场地岩溶地基的工程适宜性进行了详细分析和科学评价,提出了桥梁初始设计方案4×200m刚构桥的12号、13号主墩不适宜设置在岩溶发育深度大的溶塌角砾岩内这一重要地质问题,解决了桥梁结构需跨越的岩溶不稳定区域这一关键地质问题,并最终确定了主桥采用3×380m斜拉桥结构和4个主塔的安全位置。合理确定了5号主塔采用扩大基础,6号~8号主塔采用群桩基础,并评价了不同岩溶类型的桩侧摩阻力的确定原则。研究成果对岩溶复杂发育区的桥梁地基勘察具有借鉴价值。

复杂岩溶地层条件下地铁盾构隧道施工关键技术研究

为保证复杂岩溶地层条件下地铁盾构隧道施工质量,以实际工程为例,分析其岩溶分布情况,以此确定盾构施工模式以及相关施工参数;为降低盾构掘进风险,满足地铁隧道结构的承载力需求标准,基于此在施工前,结合实际情况,选择注浆的方式对岩溶进行处理,并结合后退式补充注浆,更好地实现复杂岩溶地层加固效果。对该施工技术进行分析后得出:通过文中技术进行处理后,在相同施工时间下,最大累计沉降为3.82 mm;无侧限抗压强度均在设计标准以上,满足工程设计标准。

复杂油气藏储层预测方法综述

随着油气勘探不断深入,传统储层逐渐减少,使得岩溶储层、裂缝储层、页岩储层、煤层气等复杂储层成为重要勘探目标。这些复杂储层往往具有多种非均质性特征,包括岩性变化、孔隙裂缝、多介质分布等,导致储层的空间分布和特性变化极为复杂,深入研究复杂储层预测方法具有重要的理论和应用价值。本文重点分析了岩溶储层、裂缝储层、页岩储层和煤层气储层等复杂油气藏的形成机理和勘探难点;系统总结了相关研究的发展情况和应用方法,为相关领域研究人员提供了有益的参考。指出未来复杂储层预测的发展将集中在多源信息融合、数据集成、高分辨率地震技术和人工智能等方向,这些技术的应用有望提高预测精度和效率,为复杂气藏的勘探和开发提供更为全面和有效的支持。

喀斯特地质复杂施工环境深基坑内无空间降水控制技术

云南作为高原喀斯特地质集中分布区之一,其明显的特征就是溶洞多。罗平县妇幼保健计划生育服务中心综合楼建设工程,其所处场地岩溶洞隙、节理、裂隙较发育,场地岩溶地貌特征明显,且场地水位较高,周边全是居民住宅楼,施工环境复杂。为此,在工程建设中,根据现场溶洞的发育情况、水位情况及周边施工环境情况进行分析,并对地基基础施工中的涌水、降水控制进行研究,制订了相对应的技术措施,达到了基础工程无涌水和无渗漏的目标。

塔里木盆地塔中地区奥陶系碳酸盐岩储层主控因素

利用岩心物性及岩心照片对比分析研究区两类锗层的储集性能和储集空间特征，并通过储层纵横向分布及油气水赋存状态研究寻找优质储集体发育的主控因素：研究发现，受沉积相带和断裂活动显著控制的上奥陶统礁滩复合体储层呈现明显的层位性和分段性；而以不整合岩溶和断裂活动为主控因素的下奥陶纥岩溶风化壳储昙集中发育于不整合面下40～200m深度范围内，分层性明显。综合对比两类优质储层发现，两类储层发育的关键作用不同，但储层总体呈现“横向连片，纵向叠置”的分布特征，锫集性能相当：连一步分析认为，碳酸盐岩优质储层是在沉积一改造双控作用下发育的。塔中西部平台区和塔中I号带内带的岩溶坎高地与岩溶上斜坡，具有优质储层发育的有利条件，是油气聚集的有利区带，勘探可继续向西、向内拓展．

高铁复杂岩溶“空天地”一体化综合勘察技术

研究目的:为提高复杂岩溶区高速铁路的勘察效率和精细度,本文通过分析总结岩溶区"空""天""地"类勘察技术的适用条件、常规勘察技术优缺点以及新型勘察技术应用特点,从而提出各类岩溶区以及各勘察阶段岩溶综合勘察技术组合原则,进而构建复杂岩溶区高速铁路工程"空天地"一体化综合勘察成套技术体系。研究结论:(1)"空""天""地"三大类勘察技术各有其技术特征及适用范围;(2)我国岩溶区分为高原岩溶区、过渡带岩溶区和岩溶化平原区三大类型,应根据所在岩溶区的地质特征和主要岩溶问题,针对具体的工程型式选择相应的勘察技术手段加以组合,开展综合勘察;(3)铁路工程地质各勘察阶段应根据不同工程类型分别组合勘察技术,形成综合勘察模式;(4)构建的"空天地"一体化综合勘察成套技术体系可解决艰险山区复杂岩溶勘察难度大、效率低、精细度差等难题,广泛应用于各类复杂岩溶区高速铁路的综合勘察过程中。

塔中隆起海相碳酸盐岩大型凝析气田成藏特征与勘探

多次资评与勘探实践表明塔中隆起成藏条件优越,海相碳酸盐岩油气资源丰富,奥陶系油气藏集中赋存于上奥陶统礁滩体与下奥陶统风化壳储层中,缝洞系统控制了大型凝析气藏纵向多套叠置-横向准层状分布规律。多学科、动静态一体化研究表明,形成塔中海相碳酸盐岩大型凝析气田主力烃源岩为寒武-奥陶系两套碳酸盐岩,原油具有明显的混源特征,天然气主要来源于中-下寒武统高成熟度原油裂解气。奥陶系海相碳酸盐岩凝析气藏是古油藏在喜山期被寒武系来源的原油裂解气气侵的结果,经历了三期成藏过程,即中晚加里东期、晚海西期原油充注,喜山期注气。两套烃源岩长期供烃是形成塔中奥陶系海相碳酸盐岩大型凝析气田的物质基础,构造作用、岩溶作用是形成了塔中奥陶系多套优质碳酸盐岩储集体的主控因素,断裂、不整合面、缝洞发育带构建的网状油气输导体系是塔中海相碳酸盐岩复式聚集混源成藏的重要保障。塔中奥陶系海相碳酸盐岩具备10亿吨当量的油气资源潜力。

喀斯特脆弱生态系统复合退化控制与重建模式

以西南喀斯特地区为例,通过总结前人的研究成就和采集中国科学院亚热带农业生态研究所喀斯特生态实验站部分收集整理和试验数据,系统分析了喀斯特脆弱生态系统及其退化的机理,从"人-自然-经济复合生态系统"的观点出发,以干扰程度、群落类型、服务功能、土地退化和贫困状况为指标,创新性地提出了喀斯特脆弱生态系统的复合退化模式(含4个阶段),运用现代生态恢复学原理、方法和现代管理学创新理论,建立了喀斯特脆弱生态系统复合退化的控制模型。以此为基础,在喀斯特石山区、半石山区和土山丘陵区3个区域环境尺度范围内,针对性地建立了生态保护型、外向经济型和双三重螺旋3种生态恢复与重建模式,以促进喀斯特区域生态、经济、社会的全面协调与可持续发展。

典型溶蚀丘陵系统岩溶发育特征及其水资源开发条件分析——以湖南省新化县桑梓镇为例

我国典型溶蚀丘陵型岩溶发育区主要分布于湘中的新化县 -涟源县一带。受中国大陆梯级地形、复杂地质背景、气候水文等内外环境因子的联合作用 ,发育了一系列独具特色的不同类型的岩溶地貌及形态组合。宏观岩溶地貌主要有四种类型 :丛丘谷地、丘岭谷地、峰丛洼地谷地和峰丘谷地。不同单元岩溶发育特征差异明显。溶蚀速度在10 .2 6～ 30 .0 4 m3 / km2 · a,总体上侵蚀作用大于溶蚀作用 ,以流水溶蚀-侵蚀形态为主导特征。开发利用岩溶水应从地貌差异和岩溶水系统多层多块结构特点出发 ,因地制宜 ,蓄、引、提、堵等多种开发方式相结合。

岩溶塌陷机理定量研究的初步思考

岩溶塌陷作为世界上岩溶地区最为普遍的地质灾害和环境地质问题之一,对人类社会发展、工程建设等方面产生了严重的危害。二十世纪七十年代以来,国内外学者对岩溶塌陷的发育规律、分布特征、致塌原因、成因机理、勘测技术、防治措施、监测预报和数值模拟等方面做了大量的工作,取得了丰富的研究成果,由于岩溶塌陷发生和发展在地表以下而不易察觉和探测,其具有突发性、隐蔽性、多因素性、不确定性和模糊性等特点,目前统一的、系统的、权威的岩溶塌陷的成因机理及定量预测等理论和认识仍在逐步完善中。本文根据岩溶塌陷机理研究现状及发展趋势,从复杂性科学角度探讨了岩溶塌陷机理定量研究中的基本科学问题,对岩溶塌陷机理定量研究进行了初步思考,在参考借鉴多个相关领域技术方法的基础上,梳理了定量研究的内容,探讨了定量研究的方法、技术思路,以期在一定程度上丰富岩溶塌陷机理定量研究理论体系,推动岩溶塌陷机理定量研究进程。

地质雷达在大面积复杂岩溶场地勘察中的应用研究

本文以西部山区某机场为例,通过与电法及地震勘探在地形、覆盖层厚度、场地平整度、岩性、探测速度、费用等方面的对比分析,系统地研究了地质雷达在大面积复杂岩溶场地勘察中运用的适宜性与经济性。通过在施工勘察中大规模运用,进一步表明地质雷达适宜于场地平整、覆盖层较薄、地层较单一地段的大面积复杂岩溶场地勘察,探测有效深度15m左右,最佳探测深度10～12m;不适宜于地形、地层和构造复杂、有深厚覆盖层及大深度区段的复杂岩溶场地的勘察。

塔中东部上奥陶统礁滩体古岩溶特征及发育模式

基于塔中东部地区上奥陶统良里塔格组沉积背景和构造特征研究,结合钻井、岩心、测井及地球化学等资料分析,认为良三段—良二段沉积期以高位体系域垂向持续加积作用为主,是礁(丘)、滩组合镶边沉积的主要发育期,受多期礁滩体营建和海平面升降的控制,礁滩体垂向上溶蚀、胶结作用分带性明显,孔隙发育带集中分布于大气渗流带及潜流带上部近潜水面处,胶结作用带发育于海底潜流带下部。大气淡水选择性溶蚀作用形成的大气成岩透镜体集中分布于礁型沉积地貌隆起区的各期礁滩沉积旋回的中上部,形成以粒内溶孔、铸模孔和粒间溶孔为主的有效储渗空间,区域上呈透镜状沿台地边缘高能相带断续分布。揭示了礁滩体同生期岩溶特征、控储机制及发育模式。

南宁国际机场新航站楼所处的特殊岩溶地区桩基施工

针对南宁国际机场新航站楼特殊岩溶地区的桩基施工,采用冲孔灌注桩与旋挖钻孔灌注桩结合的施工方式。冲孔时根据不同土层特性,制定相对应的冲程以及泥浆相对密度,旋挖机则直接钻孔施工;对不同岩溶形态出现的土洞、斜岩、溶洞、坍孔等现象,采取回填黏土、混凝土、片石加黏土、片石加水泥、埋设钢护筒等技术处理,确保了桩基施工质量,取得了良好的效果,可作为类似地质条件下桩基施工的参考。

基于复杂地质的某旋挖灌注桩质量异常综合分析

结合柳州某岩溶发育场地的旋挖灌注桩检测实例,针对施工中基桩混凝土质量的异常情况,分别采取声波透射法、低应变法、钻芯法等多种检测手段判别基桩混凝土的完整性,并对基桩混凝土的异常情况进行综合分析,提出了复杂地质基桩综合判定方法,有效避免了基桩质量检测出现重判或误判的可能,可为复杂地质情况下的基桩质量检测提供参考。

岩溶区土洞基础稳定性解析研究

本研究旨在给出非均布、非对称基础荷载作用下圆形、椭圆形土洞稳定性评价方法。首先,根据岩溶区土洞基础承载特性,考虑条形基础埋深、土洞形状和地下水情况,建立了8种不同条件下的简化计算模型。其次,基于Boussinesq解、Mindlin解分别对作用于地层表面、地层内部的非均布基础荷载进行积分,求得条形基础荷载引起的地层应力。再次,基于复变函数法,通过映射函数将圆形、椭圆形土洞转换为复平面内的单位圆,采用保角变换、柯西积分等方法分别求得考虑地下水或不考虑地下水的圆形、椭圆形土洞在自重影响下的应力场。然后,将土洞在条形基础引起的应力场和在自重影响下的应力场进行叠加,便可求得基础荷载作用下含土洞地层中的应力场。基于此,便可进一步求得含空洞地层中任意一点最大、最小主应力。在Mohr-Coulomb屈服准则的基础上,选取离基础较近的土洞周围的关键点,并对这些关键点进行稳定性验算,从而对基础荷载作用下土洞整体的稳定性进行评价。最后,采用工程算例验证了本研究方法的可行性与正确性,以期为岩溶区土洞基础初步设计提供参考。值得注意的是,本研究应力场的计算是基于弹性理论,并没有考虑土体由于塑性特征引起的变形,该部分对应力场的计算有一定影响,在今后的研究中还需进一步探讨。

岩溶动力学理论与现代岩溶学发展

岩溶动力学理论的核心是碳水钙循环,强调系统思维和全球视野观,提出了岩溶动力系统概念模型、结构与功能。岩溶动力学研究产生的新的学科生长点,对现代岩溶学形成与发展具有里程碑式的意义。“岩溶形态组合”概念的提出为岩溶不均一性研究、岩溶类型与形成环境划分奠定了完整的方法体系;将岩溶学研究成功引入全球变化领域,由此开辟了岩溶碳循环与碳汇效应研究,为重新认识岩溶作用在全球碳循环中的地位打开了窗口;将岩溶地球化学研究延伸至无机与有机过程的融合研究,为脆弱岩溶环境修复与保护提供了更加清晰的思路与方法。岩溶IGCP项目的执行,体现了岩溶动力学理论为建立联合国教科文组织国际岩溶研究中心的指导意义,同时,岩溶动力学理论为我们自觉融入国家“一带一路”倡议、生态文明发展战略和“双碳”目标等奠定了坚实的理论与方法基础。

贵州龙宫水系坡立谷湖群水文地貌结构与功能特征

龙宫是贵州著名的喀斯特风景点。该区在第四纪构造运动中由于地貌回春,形态逆向发育,水系频繁变迁。喀斯特地块渗漏导致地表流集中转入地下,从而使流水谷地首先盲谷化并逐步形成洼地。在这个过程中,流域地貌复杂响应基面变化,发育了龙宫坡立谷。这些坡立谷的形成与流域形态演化相联系而不同于I.Gams对划分的类型。它们在水系结构中与地下管道相串联,每逢雨季,将大量上游汇水滞蓄盆内,形成季节性喀斯特湖,对下游起到良好的天然调节作用。