高黎贡山某公路隧道施工对地下水及地表植被的影响研究

横断山南段高黎贡山国家级自然保护区水文地质条件复杂,为研究此区域某公路隧道掘进对地下水环境和地表植被的影响,在隧址区工程地质勘察和自然植被垂直分布、植物多样性调查的基础上,采用地下水动力学法计算出隧道施工地下水影响半径、最大和正常涌水量,据此分析隧道涌水造成的漏失对地下水环境、高黎贡山自然保护区植被生长及植物多样性的影响。结果表明:1)隧道施工对隧址区局部和个别泉点水量减小的风险较大,间接影响其补水区域地表植被生长,但不会引起大范围区域地下水位下降;2)通过类比分析得出隧道施工不会影响到顶部地表浅层包气带,对顶部植被优势群系非耗水植物影响小。根据研究结果提出了隧道涌水预判、封堵、利用及生态监测等环境保护措施建议,可作为隧道施工过程中地下水和生态环境保护的依据。

大瑞铁路高黎贡山隧道水文地质特征分析

大瑞铁路高黎贡山隧道全长34540m,最大埋深约1153m。研究区主要地表水为怒江、龙川江及山间盆地之河水及地表水库水。文中根据研究区地下水补、径、排条件以及径流路径,研究区地下水划分为两大相对独立的系统,即浅表地下水循环系统与深部地下水循环系统。根据调查分析认为,黄草坝断层以南的地热水是一个独立的地下水流动系统;区内地热水的径流与排泄主要受构造的控制。

典型隧道断面形态对拟建滇西大理至瑞丽铁路高黎贡山隧道稳定性影响的数值模拟分析

拟建的大理—瑞丽铁路穿越横断山区南段的滇西南地区,地形、地貌和地质条件都极为复杂,其中高黎贡山深埋超长隧道的工程稳定性问题一直是困扰铁路选线、设计和施工的重大工程难点。针对不同形态隧道断面可能对高黎贡山超长隧道工程稳定性产生的影响问题,在充分综合该区野外地质调查、地应力测量、岩石力学实验等成果与资料的基础上,利用ANSYS有限元应力分析软件对不同形态隧道断面的应力分布进行了有限元计算,给出了应力分布图像,分析了断面应力分布的特点和断面形状对应力分布的影响。同时,计算了围岩的应力与强度比,对2种不同断面的围岩稳定性进行了分析对比,最后根据分析结果对不同隧道断面形态下的隧道稳定性进行了综合评价,并据此提出了铁路隧道断面设计与施工中应重点关注的问题。

褶皱构造体中深埋隧道岩爆机制与隧道断面适宜性研究

地质构造对岩爆具有重要的影响。以大瑞铁路高黎贡山深埋隧道为工程实例,在野外地质调查、岩石力学测试分析、地应力测试分析等研究基础上,采用ANSYS大型有限元数值软件模拟分析在现今构造应力场中,在褶皱构造带岩体中开挖隧道所引起的隧道围岩应力重分布特征,对不同工况组合条件下深埋隧道的岩爆特征进行深入分析和研究,并就可能发生岩爆的部位和岩爆强度进行预测。研究表明,岩爆发生强度与隧道所在地质构造体中的不同部位和隧道形状具有较大关系:当马蹄形隧道位于向斜核部、圆拱直墙形隧道位于背斜核部和褶皱翼部且隧道轴线与褶皱轴线相平行时发生岩爆的可能性最大,而当隧道轴线与褶皱轴线相垂直时发生岩爆的可能性较低。隧道规划建设宜选择在隧道轴线与褶皱轴线相垂直等部位,或当隧道轴线平行于褶皱轴线时选择适宜性较好的隧道断面,以减弱岩爆对隧道工程的影响。

高黎贡山深埋隧道地应力特征及岩爆模拟试验

以中国西南地区地质作用最复杂的高黎贡山越岭隧道为例,在隧道工程地质条件分析的基础上,对最可能发生岩爆的花岗斑岩进行真三轴岩石力学试验测试,并结合原位地应力测量结果,确定不同工况下岩爆模拟试验的三向应力量值和加载、卸载方式。岩爆模拟试验结果表明,单纯卸载和卸载–加载方式都可以出现岩爆,但卸载–加载方式的岩爆明显比单一卸载方式的岩爆要强烈,说明隧道开挖后二次应力分布引起的应力集中对岩爆的发生起着十分重要的作用。岩爆破坏过程通常具有渐进性,一般先在试件表面出现岩屑剥落,有时伴有裂纹的扩展,最后才会发生岩块的弹射现象。绝大多数试件岩爆具有明显的滞后性,表现为加载或卸载一段时间后才发生岩爆;而岩爆过程持续时间却非常短(1 s左右),具有明显的瞬时性。声发射监测结果显示,花岗斑岩在外部荷载作用下声发射强烈,对岩爆具有较好的前兆性。上述模拟结果和认识对于地质条件复杂的造山带深埋隧道工程建设具有重要的参考价值。

基于岩爆倾向性的高黎贡山深埋隧道岩爆预测研究

岩爆的预测研究一直是地下工程的世界性难题之一,岩爆倾向性是岩爆发生的一个重要条件。本文以大瑞铁路高黎贡山深埋隧道为例,在野外地质调查和室内岩石力学实验测试分析的基础上,计算分析了高黎贡山深埋隧道花岗斑岩岩体的弹性应变能指数WET、岩石脆性系数B和最大储存弹性应变能指标Es等岩爆倾向性指标。在ANSYS软件平台上,进行了隧道开挖三维有限元数值模拟,根据Russense岩爆判据对隧道开挖断面的岩爆危险性进行预测。研究结果表明:高黎贡山深埋隧道花岗斑岩以弱岩爆倾向性为主,在隧道开挖后,局部位置存在中等岩爆的可能。

高黎贡山隧道TBM法施工重难点及关键技术分析

高黎贡山隧道为目前国内在建最长铁路隧道,其地理位置特殊、地质条件复杂,具有"三高、四活跃"的地质特点。文章全面分析了该隧道采用TBM法施工过程中可能遇到的重难点问题,包括:(1)高达50℃左右的高岩温热害问题;(2)总长为3 185 m地段的软岩大变形问题;(3)预测最大涌水量为1.92×10~5m^3/d的涌水问题;(4)长度达2 260 m的岩体破碎—极破碎地段TBM施工问题;(5)Ⅰ级风险隧道的施工安全风险问题;(6)长距离通风问题。在此基础上,对高地温热害防治、软岩大变形控制、涌水应对、TBM过断层破碎带等不良地质段施工关键技术进行了研究与论述,可为后期TBM施工提供技术支撑。

滇西高黎贡山南段腾越隧道沿线岩石-构造特征及其工程影响

横断山地区的复杂地质构造条件是制约滇西大环线、沿边高速和滇中城市群高速路网等重点工程规划与建设的最突出问题。以拟穿越横断山南段高黎贡山的超长深埋公路隧道(腾越隧道)为例,基于隧道工程区详细的岩石地层、构造地质与工程地质勘查资料,对该区的隧道围岩、地质构造以及相关的水热活动特征等进行了详细剖析,总结了面临的主要工程问题。结果表明:高黎贡山南段是较为典型的以韧性剪切带及所夹持的花岗岩体和变质岩块为主构成的动力变质变形带;隧道工程区主要包含9类岩石工程单元,主体以形成于上地壳下部至中地壳的中深层次变质岩类和花岗岩类为主;对工程建设可能产生显著影响的主要断裂带有10条,分属怒江断裂系、高黎贡山断裂系(或泸水—瑞丽断裂系)和龙川江断裂系三大构造体系,并控制了区域上主要水热活动带,其中第四纪仍可能存在活动性的断裂带有5条,高黎贡山西侧边界断裂带是影响隧道工程的主要活动断裂。综合分析结果表明,研究区隧道围岩的工程地质属性多属于较破碎的坚硬—较坚硬岩,高地应力和高地温将是影响隧道工程稳定性的主要因素,其次是变质岩和花岗岩的岩体特性与构造节理发育程度,以及相关的断裂涌水和花岗岩区段的密集节理带透水问题。