隧道岩溶施工处置技术研究

岩溶隧道处置技术一直是工程界的重点及难点问题,结合某高速铁路贵州区段施工状况,将隧道岩溶分为串珠型或管道型的线状溶洞、洞穴型溶洞及洞厅型溶洞,根据其不同的填充性质提出了不同的施工处置措施。并具体结合丫口寨隧道、斗磨隧道、大独山隧道,对典型岩溶,包括无充填型溶洞群、暗河、富水填充型岩溶、过水通道型岩溶及黏土填充型岩溶的处置措施进行分析,主要结论为,针对岩溶隧道,应综合考虑岩溶类型和特征,因地制宜进行设计、施工。

侧部承压溶洞与深埋隧道间隔水岩体安全厚度研究

为保证深埋隧道安全通过侧部高压富水溶洞区段,在隧道突水发生机制分析与隔水岩体最小安全厚度划分的基础上,结合突变理论、鲁宾涅特方程及相关工程经验对隧道边墙岩体安全厚度进行研究,导出最小安全厚度计算公式,建立突水判据,分析相关影响因素对隧道边墙隔水岩体最小安全厚度的影响规律。结果表明:隔水岩体最小安全厚度H_(min)与围岩力学参数弹性模量E、内摩擦角φ呈正相关,与溶洞水压力q_(w)、岩梁跨度L及隧道埋深h呈负相关;各因素对H_(min)影响程度由大到小依次为h、φ、E、L与q_(w),其中h与φ影响程度相近,E在超过3 GPa的情况下H_(min)变化趋于平缓,E的影响程度与L相近;结合有限元模拟结果和工程实例分析,验证了H_(min)理论计算公式及突水判据的准确性与可行性,对相关工程建设具有指导意义。

浅埋偏压岩溶隧道围岩应力特征分析

为研究溶洞对浅埋偏压隧道开挖围岩应力分布的影响,以建新隧道浅埋偏压段为工程案例,运用FLAC3D软件建立二维数值分析模型,对比分析不同施工阶段围岩应力分布及应力比值。分析结果表明:溶洞处于深埋侧拱腰方向时,会导致围岩应力集中位置从拱肩向边墙脚处转移,提高围岩整体偏压程度,该现象在拱肩处最为显著。

深埋隧道溶洞岩体防突层安全厚度研究

为防治深埋岩溶隧道开挖诱发的围岩突水灾害,文中依托巫镇高速笔架山隧道,在考虑溶洞水压条件下研究了充水溶洞位于隧道不同方位、不同距离以及不同埋深时隧道围岩塑性区变化规律。研究结果表明,溶洞位于隧道底部时洞内水压对岩体支护作用最为显著,但该位置的防突层安全厚度受隧道埋深影响最大;溶洞位于隧道顶部时防突层安全厚度对隧道安全影响最大;防突层安全厚度随着隧道埋深的增大而增加;计算所得最小安全厚度为3.9~13.1m,在任意位置情况下,防突层安全厚度均随隧道埋深增大而增加,该预测模型可为隧道突水灾害防治提供参考。

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。

格莱村隧道岩溶超前探测及溶洞治理技术研究

随着我国铁路隧道建设的迅速发展,西南地区修建的喀斯特岩溶隧道数量逐年增加,所遇见的突水、突泥、坍塌等地质灾害层出不穷,极大影响了隧道施工与安全。针对上述问题,本文依托渝昆高速铁路格莱村隧道工程,分析了岩溶隧道施工的重难点问题,梳理了岩溶治理技术流程,并采用综合超前地质预报技术对格莱村隧道的岩溶发育地段进行了勘探,提出了拱墙空溶洞、拱墙充填溶洞、隧底溶洞的治理措施,为其他类似隧道工程提供了一定的参考价值。

城市浅埋小净距隧道悬臂掘进机开挖溶洞处理技术

孟北路隧道位于南京市栖霞区,为城市主干路,隧道围岩全部为Ⅴ级,隧道浅埋断面大、小净距、下穿铁塔、溶洞发育,溶洞填充物多为松散堆积体,隧道施工中溶洞处理不到位将对后续施工带来坍塌冒顶风险,受小净距影响后行洞施工安全。本文以孟北路隧道中夹岩溶洞处理为背景,结合城市悬臂掘进机开挖,重点论述了溶洞处理施工方法、施工安全性,为同类工程提供可借鉴经验。

隧洞施工不良地质洞段开挖支护施工处理措施

随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快,隧道工程得到了广泛的应用和推广,隧道长度和数量逐年增加。但是由于地质条件的复杂性和多变性,隧洞施工中不良地质问题的频发导致工程延期、成本增加甚至安全事故的发生,严重影响了隧洞施工的顺利进行和使用效果。当前,虽然我国在隧洞施工技术和管理方面取得了一系列重要成果,但在不良地质问题的识别、评估和应对策略上仍存在一定的短板和不足。因此,加强对隧洞施工中不良地质问题的研究和应对,提高隧洞施工的技术水平和管理能力,已成为当前和未来一个亟需解决的重要问题。

新桥隧道填充式溶洞处治方案研究

以新桥隧道填充式溶洞处治方案为研究案例,分析工程现场地质情况,根据溶洞分布特征,通过方案比选,制定了有针对性的处治方案。文章采用的软基处理方案已在项目中成功应用,研究结果可为类似工程案例提供参考。

富水喀斯特隧道穿越大型溶洞施工关键技术研究

随着交通路网覆盖范围逐渐向遍布喀斯特地貌的云、贵等西南地区纵深扩展,势必会遇到大量富水喀斯特隧道穿越大型地下溶洞、溶槽及暗河等不良地质工程。以往采用的注浆封堵工艺工法一方面由于隐蔽工程施工而难以控制施工质量,另一方面也会在一定程度上破坏溶洞地下水径流平衡及周围生态环境。文章以G7611都香高速翠屏隧道穿越大型地下溶洞工程施工为例,系统介绍了溶洞扩挖及支护、溶洞基底清淤及回填等富水喀斯特隧道穿越大型溶洞施工关键技术。

小三峡隧道D1K671+670处巨型溶洞处理措施研究

文章基于郑万高铁重庆段小三峡隧道D1K671+670处隧底大型溶洞发育特征和工程补勘资料,从施工难度、运营风险、工程投资等方面进行对比分析,最终确定箱梁桥方案跨越溶洞的处理方案。通过结构计算与工程类比进行隧道桩基托梁结构设计,隧道拱顶空腔采取护拱+缓冲层方案,地表河道采用混凝土进行铺砌。工程实践表明,该处大型溶洞的综合处理措施取得了很好的效果,可供类似工程借鉴参考。

上软下硬地层近距离下穿既有盾构区间注浆加固关键技术

依托广州某新建大直径盾构隧道下穿既有盾构区间项目,研究了在富水花岗岩地层中复杂周边环境条件下的地层加固技术以及下穿过程中的关键施工措施。结合施工条件,对新建盾构区间采取水平定向钻注浆、先行洞预留注浆孔注浆、盾构机超前注浆结合的主动注浆方式;对既有线进行预注浆加固的被动注浆方式。施工过程中,采用控制掘进参数、渣土改良、同步克泥效等控制手段,保证了盾构下穿过程的顺利进行。

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。

玉京山隧道巨型溶洞地质特征与稳定性评价

成贵高速铁路玉京山隧道施工中遭遇高速铁路建设史上的最大溶洞,溶洞下部发育大型暗河,洞内充填物厚度大,成分复杂,工程地质环境复杂,处理难度大、施工安全危险性高。现场采用地质调查及测绘、三维激光扫描、水文观测、物探、钻探、孔内测试、取样试验等综合勘察手段,查明了巨型溶洞的形态特征、水文地质特征和充填物工程地质特征,对洞壁稳定性进行了分析和评价,预测了洞顶塌落高度及稳定性,提出了“暗河改道、溶洞回填、桥梁跨越”总体处理措施建议,为合理确定施工整治方案提供了详实的地质依据。研究成果可为山区高速铁路岩溶勘察提供重要参考。

巨型溶洞松散回填体内超大断面隧道修建技术

本文介绍了玉京山隧道巨型溶洞、暗河工程难点及其处理方案,针对溶洞回填体内修建隧道这一难题,从结构型式、注浆加固、开挖支护及控制隧道沉降变形等方面进行了深入研究,提出了整体沉降和差异沉降双标准隧道沉降控制技术,保证了超大断面隧道结构安全。本工程施工经验可为同类工程提供借鉴。

软弱地层桥隧相连隧道洞口滑塌综合处治技术研究

为解决软弱地层桥隧相连隧道洞口滑塌的问题,以湖南省官新高速公路向家隧道为工程实例,分析了滑塌的原因和危害,结合规范和数值模拟、现场监测技术,采用工程类比法,通过对该隧道洞口滑塌处治技术进行综合研究,结果表明:①采用陡坡比削坡卸载+明洞结构、明暗交界处设置桩式套拱结构、抗滑桩顶部设置10 m空桩和较宽的锁口、人工挖孔滑裂面以上松散土体采用Ф42袖阀管注浆加固、仰坡之间设置较宽的反压缓冲平台、洞口设置抗滑桩和端墙式洞门等关键技术通过滑塌段,可以确保施工安全和后期桥梁运营安全;②建立了有限元数值模型,仿真分析了设计方案可行性,在施工过程中现场监测数据验证了方案的合理可行性;③设计施工案例,可供同类隧道参考。

抽水蓄能电站爆破作业安全环境监测系统应用

针对抽水蓄能电站基建期爆破施工安全管理的难题,基于爆破过程安全风险、有毒物质等方面的分析,利用传感器技术、电子信息技术构建安全环境监测系统,通过采集现场数据并进行分析处理,及时准确地进行报警和信息推送,为爆破作业提供安全技术保障。

瓦斯隧道岩溶与煤系交叠地段超前探测技术研究

超前探测技术是隧道穿越复杂地层安全施工的重要前提保障,本文以何家坡瓦斯隧道岩溶与煤系交叠地段为工程背景,制定了“地质雷达初探+超前钻孔精探”的超前地质预报方案,并在何家坡隧道右洞YK42+057~YK42+000区段进行了工程实践。探测结果预测出掌子面前方4~10m与28~44m两个区段范围内存在溶腔发育,并根据孔内瓦斯浓度评定该区段为微瓦斯工区段落。

隧道超前预报GPR正演模拟与应用研究

穿越长距离、大埋深、地质条件复杂的隧道工程在开挖过程中易发生涌水、突泥和塌方等地质灾害问题,为确保隧道施工安全有序进行,采用一种分辨率高、抗干扰能力强、高效直观的探地雷达GPR及其正演模拟技术对掌子面前方不良地质体进行超前预报。为提高对探地雷达探测不良地质体图像特征的解译,采用时域有限差分法FDTD模拟充水、充泥和充气溶洞模型,充水和充泥的软弱夹层模型,裂隙破碎带及断层模型下的GPR电磁波响应特征,并建立超前地质预报GPR正演模拟特征图库,为实际雷达探测图像解译提供理论基础。以常德市炉慈高速公路维新镇2号隧道和郴州市良回镇花岭公路隧道探测为例,结合后期开挖结果,验证了该技术可准确预测掌子面前方溶洞、富水、软弱夹层发育、裂隙和断层等不良地质体。

超大断面隧道临近溶洞围岩突水失稳破坏特征分析

为了研究超大断面隧道临近溶洞掌子面开挖的围岩突水失稳破坏特征,本文以武深高速李洞隧道为背景,利用FLAC 3D数值模拟软件建立了数值计算模型,分别分析了围岩应力、位移、塑性区和涌水量等关键因素随隧道开挖的变化规律,研究了溶洞水压对隧道围岩稳定性的影响规律。研究结果表明:(1)当掌子面距离前方岩溶隧道小于6 m时,掌子面与溶洞之间的围岩应力最大值达到6.32 MPa,掌子面最大位移迅速增大至约200 mm;(2)当掌子面距离溶洞-18 m~-8 m时,隧道掌子面涌水量处于200 m^(3)/h以下,当掌子面距离溶洞-8 m~-2 m时,涌水量迅速增大至7371 m^(3)/h,势必发生突水事故;(3)隧道掌子面最大位移和涌水量均与溶洞水压呈指数式增长关系,掌子面开挖遇前方有溶洞应采取疏水降压以及补强掌子面岩体的措施。