软岩富水隧道突涌水等级判识及整治关键技术

在隧道及地下工程建设过程中,不良地质环境下突涌水的防范及应急处置十分重要,其涉及到隧道的施工进度、环境保护以及公共安全等多个方面。对突涌水的判识通常是从水量、压力、频率和强度等方面进行评估,结合地质勘察报告及水文气象资料等准确判断可能存在的风险。对于突涌水的整治,其首要任务是确定涌水点的位置、规模、压力以及可能影响的范围;其次需要根据隧道及地下工程的结构特点及施工条件等制定出相应的整治方案。阐述了通过总结某软岩富水洞段掌子面对突涌水整治采用的关键施工技术,如洞渣反压回填、掌子面混凝土封闭、加设泄水孔、增设套拱补强初支、加强超前支护及初支段径向加固等措施联合使用,有效地解决了软岩段突涌水整治的难题。

富水破碎软岩巷道破坏机理及支护技术研究

随着浅部矿产资源的枯竭,矿井逐渐向深部发展,面对深部富水破碎软岩巷道支护时,巷道底鼓变形尤为突出。为确保顺利通过富水破碎软岩区域,针对某矿-570 m水平巷道支护难题,分析围岩破坏力学特征,建立底鼓力学模型,综合分析富水破碎软岩巷道围岩破碎机理,提出了反底拱与砌碹联合支护技术。现场检测结果表明,采用反底拱与砌碹联合支护技术,有效降低了淋水量,减少了积水渗入底板,改善了底板围岩条件,有效降低了巷道底鼓量,最大底鼓量不大于50 mm,确保了该巷道围岩稳定与支护安全。

北隙岭隧道富水软岩大变形控制措施实践与探讨

以北隙岭隧道出口浅埋段富水全风化花岗闪长岩大变形处治为背景,研究了在穿越富水软岩地质条件下隧道设计面临的一系列关键技术问题,在现场调查的基础之上阐述了软岩隧道大变形的破坏特征并对相关原因进行分析。针对该隧道大变形产生的主要原因,提出并实践形成了“内外结合”的大变形综合控制方法,成功解决该浅埋段的软岩大变形问题,对类似工程的设计优化提供借鉴。

高原富水软岩隧道防排水施工技术研究

在铁路隧道建设过程中,防排水工程对安全、质量、施工进度以及后期的运维有着重要影响,尤其高原富水软岩隧道施工环境恶劣,地质条件复杂,过程难以控制更易发生渗漏、衬砌开裂等病害。本文以拉林铁路二标,杰德秀1#隧道为依托对高原富水软岩隧道防排水技术开展研究,通过对现有的常规反坡防排水施工方案进行优化,计算确定机械排水设备水泵、水仓、管道型号,采取袖阀注浆工艺对隧底进行加固,同时明确了结构防水施工质量控制要点。

富水条件下软岩巷道变形特征与过程控制研究

富水条件下泥质软岩巷道破坏及稳定性机制比一般软岩巷道更复杂,不仅需要采用多种复合支护控制围岩非线性大变形,还必须进一步控制其泥化进程.针对此情况,提出了动态过程控制的支护原理,采用预拉力锚杆、锚索、桁架和围岩滞后注浆堵水加固相结合的全过程控制围岩技术.结果表明,在成功阻断泥化诱因"水"之后,高强预应力锚杆组合支护体系可有效控制巷道变形,避免泥化导致随后的锚固失效.此技术在淮北桃园煤矿裂隙水患严重的三软煤巷支护中取得成功.

富水软岩巷道变形机理分析及控制技术研究

地下水加速巷道围岩弱化,严重影响巷道围岩强度,是导致软岩巷道工程失稳主要诱因。文章通过对地质条件及巷道围岩环境等进行分析,得出造成软岩巷道变形主导因素是应力场与渗流场耦合作用导致巷道围岩有效应力变化和塑性区失稳,地下水通过渗透与力学挤压形成的导水裂隙带诱使围岩力学性质逐渐劣化。实践表明,加强回采巷道支护并有针对性的疏放水体,可以从根源减弱巷道围岩变形,达到控制效果。

微震爆破在顺层软岩隧道换拱技术中的应用研究

在隧道初期支护置换中,微震爆破具有周期短、效益高的优点,但是存在爆破震动难以控制的难点,这一难点在初期支护不稳定的顺层富水软岩隧道中显得尤为突出。文章对关垭子隧道微震爆破换拱技术进行了研究,结果表明:(1)爆破震动过程中震动速度折减与围岩收敛存在一定的规律性;(2)超前小导管注浆对围岩稳定性有积极作用;(3)纵向设置隔离带和竹节辅助减震措施能有效地削减爆破震动。

基于流固耦合的富水软岩地层隧道排水方案研究

为研究富水软岩隧道最优排水方案,以甘肃省道S304线关山隧道为研究对象,基于流固耦合分析理论,建立了应力场和渗流场作用下的隧道开挖模型。借助SoilWorks有限元软件对隧道全排水、全封堵及堵水限排三种施工方案进行了模拟,并对孔隙水压力及水位线、位移场及应力场、围岩塑性区的分布规律进行了研究。结果表明:富水软岩隧道开挖时,采用堵水限排方案可以有效减小对地下水位的影响,经济效益显著;三种施工方案中,堵水限排方案隧道的拱顶沉降、隧底隆起以及地表下沉量最小,但围岩的应力最大,仰拱最大拉应力为全排水方案的2.2倍;全排水方案与全封堵方案围岩塑性区主要产生在仰拱,堵水限排方案围岩塑性区主要产生在边墙两侧,塑性区的范围较小。研究结果可为富水软岩地层同类工程排水方案的确定提供借鉴。

富水软岩隧道近距离下穿水库的预加固技术研究

在富水软弱地层隧道施工中,采用超前预加固技术是施工关键要素之一。广通一大理铁路南华1号隧道下穿水库区段,其围岩具有结构面发育,极其破碎且遇水易软化等特点,在施工中易受地下水的影响而发生大变形甚至塌方事故,故需要对地层进行预加固处理。通过有限元分析确定了预加固的必要性之后,对隧道预加固不同方案进行比选,并和施工现场监控测量结果进行对比,验证了该加固方案的合理性。研究结果表明,采用地面加固的方案,加固范围选取隧道左、右两侧加固3 m,竖向加固7 m,加固后按三台阶临时仰拱法进行开挖,可保证围岩与结构处于安全允许范围之内,并使隧道安全下穿水库,可为今后类似工程的设计与施工提供一定的借鉴和指导作用。

大跨浅埋隧道极软岩富水界面综合施工技术

针对大跨浅埋隧道极软岩富水界面段施工,传统处理方法多为帷幕注浆固结,但此种工法存在施工周期长、工程造价高等缺点。兰渝铁路咀头隧道在此地质施工时,针对隧道埋深浅的特点,采用地表高压旋喷加固,结合洞内分部开挖、φ89钢管锁脚配合强支护参数等综合措施,达到了快速、安全、经济施工,对类似工程的施工有一定的借鉴和参考价值。

富水断层带隧道变形力学机制及双梯度注浆NPR补偿对策

云南他白依隧道位于青藏高原东麓,穿越多条断层构造带,其围岩软弱破碎,遇水强度骤降。原设计方案下围岩存在米级大变形,出现了拱架扭曲、仰拱隆起和突泥涌水等灾害。针对富水断层带隧道围岩破碎难题,首先通过矿物成分分析、点荷载试验及地应力测试,分析了富水断层带隧道变形力学机制及其转化,通过未注浆、常规注浆及双梯度注浆的围岩承载力试验,确定采用双梯度注浆工艺进行NPR锚索锚固;然后,通过数值模拟及现场试验,得出了最佳锚索数目;最后,通过现场应用,基于监测数据验证了双梯度注浆及高预紧力长短NPR锚索支护体系的可靠性。研究结果可为类似富水断层带隧道的大变形灾害控制提供参考。

富水软岩隧道渗流场分布规律及涌水量研究

利用Flac3D有限差分软件渗流模块,基于现场地质钻孔实测渗流参数和地下水位线,建立三维地质渗流数值模型,研究了隧道围岩初始状态下的地下水渗流场分布规律、隧道开挖前后渗流场变化规律以及施工期隧道涌水量,模拟计算结果对裂隙发育、富水地层地下工程防排水设计具有参考意义。

富水性膨胀软岩底板大变形分析及控制研究

针对埋深较大条件下中央变电所底板为软弱遇水膨胀的泥岩且变形严重的难题,以某矿600 m埋深下9 m宽的中央变电所底鼓为研究对象,分析其地质条件和底鼓的力学破坏特征后,在其顶部及帮部原支护不变的情况下,提出了对底板进行开槽主动卸压的控制方法和砼反拱+底板锚杆的联合加固控制方法2种对策,对2种控制方案分别进行FLAC^(3D)数值模拟,并通过现场应用后,发现砼反拱+底板锚杆的联合加固控制方法可以更有效地控制中央变电所的底鼓,底鼓量降低了83.2%。

富水软岩斜井井筒涌水防治与围岩稳定研究

为了解决西部地区第四系、新近系富水软岩斜井施工中出现的岩石塑性变形、承载能力差、机械设备下沉、底板泥泞等问题,以伊犁一矿三个斜井井筒为工程背景,提出了井点降水、倾斜地层小巷截水、井内导水、井上下相向掘进放水等方法;对影响井筒围岩稳定的新近系黏土层进行了分析,采取钢棚支架加固、及时进行混凝土浇注、开展变形量监测等措施,取得了良好的效果。结果表明,井筒涌水量防治是解决岩层失稳问题的关键,新近系黏土层是井筒稳定性管理的重点,通过有效治水+关键部位加固的方式,可有效解决制约井筒施工的技术难题,保障井筒安全施工。

深部高应力富水软岩巷道底鼓机理及控制技术

针对深部高应力富水软岩巷道底鼓问题,以胡底矿盘区水泵房为工程背景,分析了盘区水泵房底板变形特征及影响因素,采用UDEC离散元模拟软件对硐室掘进期间的围岩应力状态、位移模式及破坏形式进行分析,研发了适合在富水环境中使用的锚杆(索)新型防水锚固剂FS2350,该锚固剂具有良好的锚固效果。研究结果表明:水泵房在高应力和富水环境下呈现挤压流动性和膨胀性底鼓,底鼓呈全区域、持续性和连锁性等变形特征。底板锚注支护可有效提高煤岩体的物理力学特性,抑制底板岩层剪切破坏,控制破碎区进一步向深部转移,减小底板岩层破坏范围,改善了底板围岩的受力状态。锚注支护后,底板支护系统处于稳定状态,90 d后底板最大变形量为23 mm,有效解决了深部高应力硐室底鼓问题。

隧道下穿富水软弱不均匀地层沉降控制技术研究

在富水软弱不均匀地层中开挖隧道,对地表沉降的控制是非常重要的。尤其是当地表存在密集建筑物时,控制标准更严格,控制难度更大。该文依托南方某隧道工程下穿书画院段,采用数值计算和现场数据分析,对下穿段地表沉降控制方法和地表沉降规律进行了研究。主要得出以下结论:(1)大断面隧道下穿富水软弱不均匀地层时采用地表袖阀管注浆可以有效控制地表沉降,减小注浆区上方地表沉降的不均匀性,且地表沉降在二衬施作完成前已经趋于稳定;(2)下穿书画院段地表沉降值与地层的变化趋势存在一定的关系,地层条件越复杂,隧道开挖产生的地表沉降越大;(3)采用双侧壁导坑法下穿不均匀地层沿开挖方向中线左侧地表先产生沉降,右侧地表沉降相对滞后,且沿开挖方向左侧地表累积沉降值大于右侧地表累积沉降值;(4)地表袖阀管注浆工况下地表横向沉降分布曲线不满足Peck公式。

富水软岩巷道稳定性控制技术研究

富水条件下软岩巷道容易出现大变形及围岩强度大幅度降低等情况,对矿井的生产安全造成极大威胁。为探索富水软岩巷道稳定性控制技术,结合新上海一号煤矿113082工作面运输巷工程实例,采用理论分析方法研究了地下水对巷道围岩及支护结构的影响,提出围岩稳定性控制对策,并对控制方案进行数值模拟验证。针对富水软岩巷道,首先采取导、疏结合的控水措施,减小对原有围岩强度的影响,降低对支护结构的损害;其次采用全断面、多手段联合加固的支护措施,控制围岩变形。工程实际及数值模拟结果表明,对于富水软岩巷道采取以上技术措施,能够有效保证巷道的稳定性。

繁重交通、复杂管线、富水软岩高风险差异洞室地铁通道暗挖施工技术

对于大部分围岩自稳能力极差的软岩地质,且对周边沉降要求高,工期较短的浅埋暗挖或超浅埋暗挖施工,特别是类似地质的中小断面暗挖,如何实现既稳又快的施工目标,以深圳某地铁项目地铁站A,B出入口暗挖段为依托,研究总结繁重交通、复杂管线、富水软岩高风险差异洞室地铁通道暗挖施工技术,确保工程安全顺利交工。

西部富水软岩地层冻结温度场演化实测分析

为掌握西部富水软岩地层深基岩立井冻结温度场发展演化规律,对鄂尔多斯某矿风井冻结工程实施了信息化监测,获得了该矿区地层冻结特征,并分析了不同岩性地层温度在冻结不同阶段的变化规律。结果表明,西部富水软岩的优异导热特性使得积极冻结期短,降温效率高;且后续维护冻结期受施工影响,温升大。不同岩性地层温度发展受原始地温、地下水流方向、钻孔偏斜等多种因素影响。具体表现为越深位置岩层在积极冻结期,降温效率越低,进入负温时间越长;且在维护冻结期,不同测温孔间温度差异越明显。西部富水软岩地层冻结施工过程中,应密切关注较深位置地下水上游方向附近冻结壁的发展状况,避免发生安全事故。

我国几类特殊地质条件铁路隧道修建问题与对策概述

特殊地质条件隧道处治是隧道修建的主要难题,为总结经验供类似工程借鉴,本文针对几类典型铁路隧道特殊地质条件隧道修建问题与对策进行研究。1)岩溶主要问题为岩溶发育无规律、易产生突水突泥,主要对策为高位选线、畅排、泄压、水文评价与动态设计等;2)富水破碎带主要问题为围岩稳定性差、易产生突水突泥,主要对策为超前排水泄压、超前支护与加固地层;3)高地应力软岩主要问题为易产生大变形,主要对策为主动控制围岩变形、支护宁补勿拆、快挖、快支、快封闭等;4)岩爆主要问题为无规律性和随机性,主要对策为改善围岩物理力学性能、围岩应力条件、加固围岩;5)第三系含水砂层主要问题为水稳性差、降水和注浆困难,主要对策为地表和洞内联合降水、扰动置换压密型注浆加固、超前支护等;6)高地温主要问题为恶化作业环境、降低生产率,主要对策为洒水、通风、放置冰块、机械制冷和劳动保护等;7)瓦斯等有害气体主要问题为存在气体燃烧、爆突、爆炸风险,主要对策为通风、监测与检测、防爆设备配备、安全生产管理等。