Application of TSD tunnel seismic prediction system in karst area

TSD is one of the classical methods of tunnel seismic prediction based on higher accuracy multi-wave multi-component seismology.The working principle of the TSD and an application example of the TSD on tunnel prediction in Chongqing are introduced in this paper.This system has two ports for speed signal and acceleration signal,and the equipment is more portable and easy to use.According to the application results we can conclude that the TSD prediction system is accurate and it has the wide application prospect in tunnel seismic detection.

穿越岩溶地区隧洞施工开挖防渗措施研究

穿越岩溶地区隧洞在施工开挖期极易遭遇涌水突泥现象,如何选择合适的防渗措施减少隧洞渗流量一直是热点问题。依托某引调水工程,建立岩溶地区复杂地层三维有限元模型,重点考虑洞顶回填混凝土、洞周注浆圈、混凝土防渗墙3种防渗措施,研究了隧洞开挖过程中孔隙水压力及隧洞渗流量的变化规律,分析了防渗墙和注浆圈渗透系数对渗流特征的影响。结果表明:在本工程中,混凝土防渗墙对隧洞孔隙水压力分布的影响非常大,防渗墙之间水位降低程度明显,而洞周注浆圈对隧洞渗流量的影响最大,施工时要保证注浆圈的质量;孔隙水压力随着与隧洞中心水平距离增加而增加,随着与隧洞中心竖直距离增加呈现先增大后减小的变化趋势;随着注浆圈或防渗墙渗透系数增加,注浆圈或防渗墙区域内的孔压增长速率逐渐降低,隧洞渗流量不断增大。

岩溶区库水渗漏涌入隧道的水动力过程模拟分析

【目的】隧道施工对地质环境造成扰动,尤其在岩溶区可能会诱发高位水库渗漏并引起库水涌入隧道的现象,需要针对这一过程的动力学解析或模拟。【方法】以重庆歇马隧道施工过程中大烂池水库渗漏引起的隧道大量涌水为案例,使用ModelMuse软件建立地下水流数值模型,采用Reservoir模块刻画水库的水位-库容变化,将水库渗漏通道概化为具有较高渗透性的强渗透带,利用PEST反演程序自动校准模型参数。【结果】结果显示:隧道涌水量模拟值与实测值拟合决定系数R~2达到0.886 6,拟合效果较好,模拟实现了隧道涌水量激增的过程;地下水流场的平、剖面均反映了库水漏失涌入隧道的水动力场演化过程,也表现了随着隧道开挖、衬砌,库水位先降落后回升的变化趋势;水均衡分析表明水库总渗漏量的30%通过强渗透带进入隧道,也验证了隧道涌水对库水变化的滞后响应。【结论】结果表明,数值模拟可较好地反映库水涌入隧道的过程,为相似地质条件的隧道涌突水防治提供参考。

云桂铁路总体设计及技术创新

云桂铁路为中国“八纵八横”高速铁路主通道之一“广昆通道”的组成部分,路网地位突出。根据该项目的功能定位及项目特点,结合地形地质条件、城市规划、环境敏感点、工程安全以及投资合理性等方面,分析确定合理的枢纽引入、线路走向以及重点桥梁、隧道工程方案。项目设计过程中以“系统最优、风险可控”为核心思想,开展了科技攻关和工程实践工作,取得了系列技术创新成果,具有针对性、实用性和理论性,对复杂艰险山区高速铁路建设具有重要指导意义。

公轨两用过江通道桥隧方案比选

分析了某规划为轨道交通与城市快速路公轨两用过江通道的建设规模和地质条件,重点调查了岩溶发育及特征,提出了具备一定可行性的桥梁和隧道方案.通过对规划用地、交通功能、地质条件适应性、运营安全、经济性,以及对水保区、通航、行洪的影响等方面的比选,最终认为位于岩溶发育区、紧邻一级水源保护区的过江通道采用隧道方案有较高的工程风险和社会风险,而桥梁方案建设费用低,能够满足通航和行洪要求,且设计理论完善,施工经验成熟,对地质条件的适应性较强,具有较高的工程可行性.因此,工程可行性阶段推荐采用公轨两用的桥梁方案.

基于集对分析模型的岩溶区浅埋穿河隧道突涌水危险性评价

在岩溶区修建隧道常会面临突涌水等地质灾害,尤其是对于浅埋穿河隧道的建设,更是极具挑战性的一项工作。由于隧址区存在断层破碎带、岩体风化程度高、节理裂隙发育等,使得河水入侵隧道的可能性大幅增加。为了有效评价岩溶区浅埋隧道下穿河段突涌水发生的危险性,本研究根据隧址区地质条件及隧道特征,选取了地层岩性、修正的岩层倾角、可溶岩与非可溶岩接触带、围岩等级、断层带宽度、断层性质、裂隙发育程度、地表水流量、地表汇水面积、隧道埋深、施工干扰程度共11个影响突涌水的关键因素作为评价指标,建立了岩溶区浅埋穿河隧道突涌水危险性评价体系。首先,采用层次分析法构造判断矩阵确定评价指标的权重,利用集对分析法计算各评价指标的联系度,进而确定评价样本的综合联系度;其次,运用最大隶属度原则识别突涌水风险等级;最后,根据危险性等级与涌水量之间的对应关系,可初步预测突涌水量范围。针对跃龙门隧道下穿高川河浅埋段的突涌水风险,采用集对分析模型进行分析,计算结果显示,危险性评价预测的突涌水量范围为3000~10000 m3/d,现场开挖实际涌水量为7000 m3/d。即危险性评价结果与现场实际情况基本一致,验证了该评价体系与方法的合理性及可行性,为岩溶区浅埋隧道下穿河段突涌水风险评估提供了有效支撑。

岩溶区隧道新型绿色注浆材料试验研究

研究目的:为解决传统注浆材料难以同时满足岩溶区隧道注浆止水、回填及加固要求的问题,研究一种由硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、甲酸钙、聚羧酸、瓜尔胶配制而成,适用于岩溶区隧道注浆的新型绿色注浆材料(Green Grouting Material, GGM)。通过正交试验探究各组分对GGM浆液基本性能的影响,开发一种模拟岩溶区动水注浆的装置对最优配比下的GGM浆液进行特性测试,得到不同水流速、模拟环境下注浆材料的动水留存率,分析GGM材料适用性并得到不同环境下动水留存率关于动水流速的回归方程。研究结论:(1)当硫铝酸盐水泥水灰比为0.33,普通硅酸盐水泥掺量20%,甲酸钙掺量3%,聚羧酸掺量0.3%,瓜尔胶掺量0.3%时,GGM的主要性能最优,相较于硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥,最优配比下的GGM具有明显更优的动水留存率;(2)GGM浆液在动水流速为0.4 m/s的富水岩溶区空腔环境、断层破碎带、富水砂卵石地层、富水砂层中的动水留存率分别为58.6%、68.36%、64.72%、87.29%,充填堵水效果较显著,满足一般注浆工程需求;(3)GGM材料具有机械强度高、凝结时间快、流动度良好、动水留存率高等优点,是一种较为理想的富水岩溶区隧道注浆材料;(4)本研究成果可为岩溶区隧道注浆止水加固提供参考和借鉴。

基于综合权重—模糊物元法的岩溶地区隧道围岩质量评价

为科学、准确地对岩溶隧道进行围岩质量分级评价,提出了基于综合权重—模糊物元法的岩溶地区隧道围岩质量评价方法。根据实测数据,采用CRITIC法确定影响岩溶地区隧道围岩质量指标的客观权重,采用改进的层次分析法确定其主观权重,并利用组合赋权计算得出各项指标的综合权重,最终根据模糊物元理论确定围岩的分级。为验证该方法的有效性,将其应用于岩溶地区腾讯七星数据中心隧道群围岩质量评价中。研究结果表明:基于综合权重—模糊物元法的岩溶地区隧道围岩质量评价判定结果与实际现场分级情况吻合较好,说明该方法能够实现对岩溶隧道围岩质量的综合判定。

岩溶山区运营隧道突水涌沙机制及处理措施研究

为解决岩溶山区运营隧道突水涌沙难题,采用工程类比与理论分析相结合的方法,对区域地下水径流与泥沙物源进行分析,揭示岩溶山区隧道突水涌沙机制,并基于“以堵为主、限量排放”的衬砌结构设计原则,加强防排水措施。研究结果表明:1)隧道开挖阶段应确保围岩得到有效加固并形成帷幕效应,减小衬砌结构承受的水压力,兼顾水环境保护与隧道安全的双重需要;2)运营期涌水量大时可考虑设置泄水洞引排地下水,泄水洞位置应结合地下水径流来水方向、泄水洞与正线隧道的相对位置关系、泄水洞最低点与洞口位置等综合确定,并考虑重力流自然引排。

高风险岩溶地区隧道施工风险安全预警方法

由于岩溶地区地质条件复杂,不可预知性强,在隧道施工安全预警时预测精度难以保证,为此提出一种高风险岩溶地区隧道施工安全预警方法。通过对高风险岩溶地区隧道施工风险因素展开研究,构建施工安全预警体系,确定预警指标。采用层次分析法和模糊综合评估方法对高风险岩溶地区隧道施工安全展开评估,获取施工风险等级,根据风险评估等级确定出对应的预警级别,实现高风险岩溶地区隧道施工安全预警。仿真结果表明,采用所提方法可以得到准确率更高的预警结果,且能够以更快的速度实现风险预警,为隧道施工安全预警提供全新的思路。

广西中西部岩溶区营运公路隧道土建结构病害特征及其影响因素分析

为分析广西中西部岩溶区营运公路隧道土建结构的病害特征及其影响因素,对该区域5条高速公路上111座隧道的土建结构病害情况进行调研统计,从围岩等级、围岩岩性和隧道埋深3方面入手,对其中3条高速公路上的37座隧道的衬砌渗漏水和衬砌裂缝情况展开统计分析。通过统计得出结论,岩溶区营运公路隧道土建结构病害主要集中在衬砌、洞门、检修道和排水设施上;衬砌病害以裂缝和渗漏水为主。这2种病害与围岩等级、岩性和隧道埋深的关系为:1)衬砌病害随着围岩等级的增加而加重,其中衬砌渗漏水主要集中在边墙处,衬砌裂缝以环形裂缝为主。2)衬砌渗漏水多数出现在一般石灰岩和白云质灰岩中,占比分别为46%和45.9%;衬砌裂缝在白云质灰岩中情况最严重,占比达61%;衬砌病害密度方面,渗漏水和裂缝的最大密度均在泥质岩段落,最小密度均在一般石灰岩段落,即泥质岩段落最易出现衬砌病害。3)衬砌渗漏水和裂缝全部出现在300 m埋深范围内,且71.31%的衬砌渗漏水和76.52%的衬砌裂缝均出现在100 m埋深段落内,随着隧道埋深的增加,衬砌渗漏水和裂缝病害均呈线性减少。

岩溶暗河区可流失砂层铁路隧道修建风险分析与控制对策

以瓮马线陆家寨隧道穿越岩溶暗河区可流失砂层段为依托工程,结合地层特征,梳理出隧道施工、岩溶水压作用衬砌结构及充填物流失三大类风险。提出了加强隧道施工全过程超前地质预报、加强监控量测、拱墙帷幕注浆+基底旋喷咬合桩加固地层和增设泄水洞排水4个风险控制对策,研究成果可为今后岩溶暗河区可流失砂层隧道的设计、施工和运营提供参考。

半航空瞬变电磁法在凤凰2号隧道勘察中的应用

为解决我国西南地区复杂地形条件下的隧道勘探难题,采用地面激发、空中接收的半航空瞬变电磁法开展试验研究,优化航线设计与数据采集流程、构建基于α-trimmed均值滤波器的天电噪声去除和基于多项式拟合方法的运动噪声去除方法、确定数据叠加方式与时窗积分参数、全域视电阻率计算与探测区域三维成像、隧道充填型岩溶发育区视电阻率特征分析与探测结果综合解释,并通过隧道实际开挖资料对探测结果进行验证。主要结论如下:1)半航空瞬变电磁法能够较准确地推断含水破碎带、岩溶发育区等不良地质结构的范围和深度,能够提前探明隧道地质风险区域并获得地下导电性分布特征,展示了该方法在复杂地形岩溶山区隧道勘察中相较于传统地面物探方法具有地形适应性强、探测效率高等特点;2)通过三维视电阻率成像和关键位置切片结果获得的地质异常区域推断与隧道开挖实际揭露异常吻合度较高,表明该方法可以为隧道岩溶处置预案设计和安全施工提供技术支撑,能够有效避免在隧道施工过程中因隐伏岩溶灾害导致的人员伤亡和财产损失。

岩溶地区大断面浅埋暗挖隧道CRD工法优化研究

依托于贵阳地铁3号线大营坡站一茶店站区间隧道工程,对岩溶地区特殊地质环境下隧道CRD工法的适应性进行优化改进。首先利用Midas-GTS有限元软件对CRD工法优化前后隧道围岩变形和应力变化情况进行了模拟分析,隧顶最大沉降量比优化前减小28.1%,周边岩层最大压应力减小12.0%。然后总结工法优化施工过程控制要点,并对工法优化安全技术经济性进行分析验证,说明该优化方案可行。通过现场施工情况来看,对工法优化后周边围岩影响较小,有效控制了围岩变形,在人工费、机械费方面节约30.6%,提高了初期支护闭合成环速度,平均提高到工法优化前的1.33倍。

高速公路隧道穿越岩溶区承压充填型溶洞的施工方法

云贵高原是喀斯特地貌分布较广的地区,且类型较多,喀斯特地貌产生的主要条件是存在碳酸盐类岩石,云南省昭通市彝良地区石灰岩分布广泛,高速公路隧道施工均会遇到不同类型的岩溶地质,给地下工程施工带来很多不利影响,如何在岩溶区进行隧道施工,成了岩溶地区高速公路施工面临的重要问题,研究岩溶区隧道施工对岩溶区高速公路建设意义重大。

岩溶隧道施工中地质工程问题与解决措施研究

在岩溶隧道施工中,常常会遇到隧道突水等地质工程问题,从而影响工程施工进度。为及时有效地处理地质工程问题,文章以一项穿越岩溶地区的隧道施工工程为例,介绍了其施工中遇到的常见问题,并针对不同的情况提出了相应的解决方案和建议,以期为类似工程建设提供一定的参考。

溶岩与非溶岩地区隧道排水系统堵塞机理

岩溶与非岩溶地区隧道排水系统频繁发生堵塞灾害。溶岩地区排水系统堵塞物质主要为白色碳酸钙(CaCO_(3)),而非溶岩地区排水系统堵塞物质为黑色土颗粒。以法国Meyssiez隧道排水系统堵塞灾害为依托,通过测试隧道围岩孔隙比e和地下水电导率EC,分析了岩溶地区隧道排水系统的堵塞机理。试验结果表明:(1)溶岩地区排水系统堵塞主要由以下过程引起:(1)雨水入渗地下后,溶解了围岩内部的碳酸钙,形成Ca^(2+)和HCO_(3)^(-)离子;(2)含有Ca^(2+)和HCO_(3)^(-)离子的地下水通过排水孔流入隧道内部的排水系统。由于气温和气压等外部因素改变,Ca^(2+)和HCO_(3)^(-)离子反向沉积形成固态CaCO_(3)结晶,最终引发排水系统堵塞;(2)非溶岩地区隧道排水系统堵塞灾害由以下过程引起:(1)地下水流作用引发围岩内部细小土颗粒迁移流失;(2)流失的细小土颗粒通过排水孔进入隧道内部排水系统,而后逐步堆积,最终引发排水系统堵塞。

跨溶岩区域隧道施工围岩稳定性研究

为研究跨溶岩区域隧道位于掌子面前方的溶洞在隧道开挖过程中对隧道的影响规律,本文依托吾排隧道实际工程,利用FLAC 3D软件进行数值建模与计算,分析不同围岩级别、溶洞水压下隧道围岩在施工过程中的稳定性影响规律,得到以下结论:(1)在隧道开挖过程中,围岩级别越高,相同开挖步对应的最大主应力与最小主应力值越大,围岩的变形位移值越小;溶洞水压越大,相同开挖步对应的最大主应力与最小主应力值越大,围岩的变形位移值越大。(2)拱顶位置处的应力在开挖前期小幅波动,而后迅速增大再急剧减小,墙脚位置处的主应力值在开挖前期保持相对稳定,而后变化率逐渐增大,仰拱位置处主应力值在开挖前期基本保持不变,然后急剧增长;拱顶、仰拱位置处的位移在前期缓慢增加,开挖到一定深度时开始急剧增长。

岩溶地区盾构隧道变形参数敏感性分析

针对岩溶地区盾构隧道工程,采用有限元软件Midas GTS NX建立了本构模型,选取了黏聚力、摩擦角、弹性模量和泊松比4种土体参数以及盾构隧道埋深进行敏感性分析。通过分析可知:黏聚力的改变对盾构隧道拱顶和拱底相对变形量影响最大,摩擦角的改变对盾构隧道拱腰相对变形量影响最大,相关结论为类似工程提供了参考。

富水岩溶地区深埋隧道施工变形规律研究

我国中西部及两广地区广泛分布岩溶地貌,对其中隧道施工影响显著。全面深刻认识溶洞对隧道施工变形规律的影响,有利于控制隧道稳定、确保施工安全。文章基于实际工程,采用数值模拟手段,探讨了溶洞在隧道不同位置、不同距离下隧道及围岩变形特征。