基于定向声波扫描的钻孔围岩隐伏溶洞表征与分析方法

复杂地质环境下采用简化的几何体代替真实形态的隐伏溶洞进行数值分析,往往难以反映真实的工程特性,自然形成的溶洞形态在几何方面无明显规律性,导致溶洞形态特征的定量化表征问题一直未被很好的解决,为此,针对复杂地质环境下钻孔围岩隐伏溶洞轮廓的几何形态特征定量化研究中缺少系统性研究问题,提出了基于定向声波扫描的钻孔围岩隐伏溶洞表征与分析方法。首先,在利用钻孔定向声波扫描技术获取基础数据的基础上,构建同一钻孔中不同隐伏溶洞的轮廓坐标化准则。随后,在钻孔围岩隐伏溶洞定量表征方面,分别提出了隐伏溶洞水平方向结构表征方法与垂直方向结构表征方法,实现了隐伏溶洞的全方位定量化表征;在钻孔围岩隐伏溶洞统计分析方面,提出了水平全方位占比指数、远离占比指数和深度占比指数,能够从钻孔角度来统计分析钻孔不同深度、周围不同位置的隐伏溶洞情况。最后,结合实际工程案例进行了综合分析,并与其他方法进行了对比验证,证明了提出的方法能够为岩溶地区地质工程中工程勘察和数值模拟提供更多的定量化数据,是溶洞地区的开发与资源利用技术中的一种全新定量化分析方法,具有广阔的应用前景。

隐伏溶洞对隧道开挖稳定性影响研究

研究隐伏溶洞对隧道开挖稳定性的影响,对于提高隧道工程的安全性和可行性具有重要意义。以呼北高速金岩隧道为工程背景,采用Midas GTS NX软件建立隧道三维有限元模型,研究了不同溶洞位置、不同溶洞大小和不同溶洞与隧道间距下隧道围岩塑性区发展以及隧道衬砌结构变形受力规律。研究结果表明:位于隧道侧面的溶洞对隧道开挖稳定性影响最为明显,围岩塑性区分布最广,其次为位于隧道底部的溶洞,最后为位于隧道顶部的溶洞;溶洞与隧道间距越小,对隧道开挖稳定性影响越大,当距离足够近时塑性区的发展会贯通隧道与溶洞之间的中岩柱;地表V形影响区随着溶洞直径的增大而增加,也随着溶洞与隧道间距的增大而增加;中岩柱的破坏是由隧道侧面的围岩和溶洞侧面岩体同时向中间产生塑性发展而产生的。相关结论可为岩溶发育区山岭隧道安全施工提供参考。

基于探地雷达属性分析的隧道内溶洞三维可视化研究

针对探地雷达法隧道内溶洞探测过程中存在位置标定模糊和形状确定困难等问题,提出了一种新的三维可视化方法。首先利用F-K偏移成像技术处理每条测线上的探地雷达数据,并根据坐标信息合成三维数据体,增强不同测线间的横向联系。然后通过属性分析提高探地雷达视图效果和有效反射数据的对比度,进而利用K-Means聚类方法提取溶洞反射数据的可视化振幅阈值参数。最后利用三维属性体和等值面提取技术实现隧道溶洞探地雷达三维可视化。模型试验和现场案例分析结果验证了本文方法的有效性,应用结果表明最大谱振幅属性不仅能够提高探地雷达视图效果,还能增强探地雷达数据体中有效反射数据的区分度,是本文方法较佳的输入属性。研究成果在一定程度上解决了探地雷达传统三维可视化方法振幅阈值设置时过度依赖解译人员经验问题,该方法适用于沉积岩层等层状介质解释。

广州夏茅村岩溶塌陷灾害特征及防治对策

通过对广州夏茅村岩溶塌陷进行地质勘察,系统探讨了当地的地质环境条件、岩溶塌陷的灾害特征、岩溶发育条件和岩溶塌陷的形成原因。结果表明,区内第四系覆盖土层厚度大且分布不均,土洞大量发育,隐伏可溶岩的富水性好,溶洞发育;同时,覆盖层内的松散岩类孔隙水与下伏灰岩裂隙溶洞水之间的水力联系密切,含水砂层内地下水位的改变会直接引起下伏灰岩裂隙溶洞水的水位波动,构成岩溶塌陷的水动力因素;钻孔桩施工时钻孔揭穿覆盖层内土洞顶部的黏性土层盖板,造成盖板上部的细砂及淤泥流入土洞,是岩溶塌陷的直接触发因素。在此基础上,提出建立岩溶分布区的地下水动态长期监测网,对岩溶塌陷地段进行灌浆处理,是根治夏茅村岩溶塌陷的主要有效途径。

隐伏溶洞山区公路路堤稳定性数值模拟分析与处治

当公路通过隐伏溶洞区时,需对其下伏溶洞进行相应处理。以某公路为例,对公路下伏溶洞处治前后的路基稳定性进行建模计算,并对应力、应变及沉降进行了对比分析,在溶洞采用注浆及路堤基底钢筋混凝土盖板补强的措施后,实测处治后的路堤基底沉降与数值计算结果吻合,验证了数值计算的合理性。对溶洞形状类似、地质条件相近的下伏溶洞路基稳定性分析有一定的借鉴作用。

盾构隧道与隐伏溶洞的安全距离研究

为解决隧道盾构施工遇到隐伏溶洞时的安全距离的确定问题,通过弹性力学的相关理论对盾构隧道与隐伏溶洞之间的安全距离进行研究,应用突变理论建立盾构施工时的隐伏溶洞与掌子面间关于安全距离计算或预测的非线性—尖点突变模型,通过深入探索与研究多种空间状态与盾构隧道掌子面对安全距离因素产生的影响,与深圳地铁14号线大运至宝荷工程区段中岩溶区盾构隧道工程项目相结合进行研究与分析。结果表明:在计算各种空间状态与盾构隧道间下隐伏溶洞安全距离时,运用尖点突变模型方式取得的结果更精准,可以更好应用于实践,有效地指导隧道工程的建设。

BIM技术在岩溶区公路勘察设计中的应用

为直观反映溶洞空间展布规律以及其对上部建筑物的影响程度,文中利用华创软件建立丹霞枢纽互通工程区含隐伏溶洞的三维地质模型,并根据设计资料,构建道路与桥梁模型,实现了地下溶洞的三维可视化,分析出溶洞的发育在水平方向与垂直方向有一定的规律性;判断出主线1号桥的桩基处于稳定状态。该方法简化了溶洞的空间分析,实现了勘察成果与设计成果的无缝对接,对岩溶地基处理提供坚实有力的数据依据。

地质雷达方法在城市岩溶塌陷隐患识别中的应用

我国南方地区频繁发生岩溶塌陷,严重威胁人民的生命和财产安全,查明岩溶塌陷区地下隐伏土洞或溶洞的空间分布形态十分重要。在城市岩溶塌陷区,通过二维地质雷达探测,较准确推断出隐伏岩溶的分布,但在外在干扰影响较大的情况下,探测精度明显降低。三维地质雷达探测技术,提高了对外在干扰的分辨能力,较准确地推断出隐伏土洞的空间分布形态,为岩溶塌陷的监测和防治提供较可靠的依据。

西南地区隐伏岩溶隧道探测溶洞的分析研究

岩溶地貌复杂多样,其中,隐伏岩溶地貌特征主要有溶洞、溶槽、地下暗河等。为了了解和掌握建设地区隐伏岩溶地貌特征以及岩溶的发育规律,需要对隐伏岩溶进行探测,为工程建设提供可靠的依据。论文通过对隧道隐伏岩溶探测方法原理的阐述,结合实际工程案例,对地质雷达法及地震映像法的现场布线以及资料分析进行详细说明,以期为铁路工程岩溶探测提供参考。

织毕铁路线吴家寨隧道隧底溶洞处理技术

当前我国大力发展西南地区客运专线项目建设,该地区属云贵高原,区内沟槽切割较强烈,喀斯特地貌和丘陵地貌发育,坡麓自然斜坡陡峻,植被覆盖良好,存在大量溶蚀洼地、漏斗、落水洞等岩溶地貌,隧道施工中围岩以石灰岩、白云岩、白云质灰岩-灰质白云岩、不纯碳酸盐岩为主,多形成充填或半充填溶洞,填充物具有复杂性和多样性,尤其以隧底隐伏岩溶探明及整治更为困难。本文以中铁十七局织毕项目吴家寨隧道DK344+290里程隧道隐伏岩溶整治为主要研究对象,对隐伏岩溶的形态和整治方案的优点、可靠性、施工工艺等方面加以论述,为公司目前少有的串珠型、大型隧底溶洞治理工作,积累施工经验。

柿子园隧道在瞬时强降雨条件下的涌突水灾害分析

成兰铁路柿子园隧道于2018年8月发生了强降雨,降雨量最高达364.4 mm,强降雨后发生了特大涌突水,对隧道产生严重影响,为了研究涌突水的原因,采用水文地质调查、水文学和水文地球化学等方法对涌突水来源和过程进行了识别与分析。研究结果表明:(1)隧道涌水具有岩溶水化学特征,径流途径多为岩溶管道;(2)涌水量与降雨量具有线性响应关系,大气降雨是涌突水的主要补给来源,周边河流与涌突水水力联系较低;(3)暴雨破坏了隧道上覆岩溶含水层结构,致使渗透系数急剧增大是涌突水主要原因;(4)岩溶发育地层为隧道涌突水灾害发生主要段落,在治理时围绕预测涌水量危险较大的段落,进行重点治理。