Water inflow forecasting for tunnel considering nonlinear variation of permeability coefficient

To assess the water inflow which is more suitable to the actual conditions of tunnel,an empirical correlation about the permeability coefficient changing with depth is introduced.Supposing that the surrounding rock is heterogeneous isotropy,the formula for calculating water inflow of tunnel with the nonlinear variation of permeability coefficient is deduced.By the contrast analysis with the existing formulas,the presented method has the similar value to them;moreover,the presented method has more simple form and easy to use.Due to parameter analysis,the water inflow decreases after considering the nonlinear variation of permeability coefficient.When the attenuation coefficient a>0,the water inflow increases first till reaches the maximum at a certain depth,then decreases and is close to 0 finally if deep enough.Thus,it is better to keep away from the certain depth where it is with the maximum water inflow for safe operation and economical construction,and reduce the water damage.Based on the analysis,the radius of tunnel has less impact on the amount of water inflow,and the water inflow just increases by 6.7% when the radius of tunnel increases by 1 m.

反射波法隧道超前地质预报地震波走时模拟研究

隧道施工安全常常由于复杂的地质情况面临着巨大的挑战,反射波法地震勘探具有探测深度大、抗干扰能力强等优点,是确保隧道施工安全的重要超前地质预报手段。反射地震波走时计算与地震数据处理中的纵横波分离、速度建模、偏移成像等多个步骤息息相关,直接影响着隧道地质预报的结果。本文将仿照反射波法隧道超前地质预报的实际施工区域进行速度建模,以求解程函方程为基础,结合快速推进法(FMM)中的迎风有限差分方法以及窄带扩展技术实现针对隧道模型的初至地震波走时模拟。并通过对隧道模型中反射界面位置信息的提取,构建反射波初始窄带以及结合窄带扩展技术实现针对隧道模型反射波走时的计算。通过数值分析以及复杂隧道模型计算表明,文中给出的反射波法隧道超前地质预报地震波走时模拟具有良好的计算精度以及较强的适应能力。

地面物探技术在隧道掘进破碎带区段的应用

广佛环大太区间在隧道施工过程中出现多次掉块及局部地段沉降等现象,为查明掘进破碎带区上部的发育情况,采用高密度电阻率法和瞬变电磁法两种地面物探技术进行综合探测,结果表明:高密度电阻率法具有快速、高效等优点,能较好地反映出浅部的不良地质体;瞬变电磁法具有灵活、探测深度大等优点,对探测中深部的不良地质体有一定的效果。该组合物探技术由浅到深基本探明了隧道范围上方的地质变化情况,解释了引起隧道掉块及局部沉降的原因,为下一步的施工处理提供指导性意见。

下穿地表水塘浅埋隧洞综合超前预报与防控措施研究

下穿地表水塘浅埋隧洞是一项复杂且高风险的工程,地质条件对施工安全和工程质量影响巨大。施工前深入了解地质情况,制定有效的安全防控措施至关重要。研究以磨盘山隧洞为依托,探讨了下穿地表水塘浅埋隧洞工程中的地质风险与安全防控措施。针对该难题,基于地质分析、地震波法、瞬变电磁预报方法和钻孔探测等方法,构建了下穿地表水塘浅埋隧洞的综合超前预报体系,并对下穿地表水塘隧洞区段的不良地质进行了探测与综合分析预警。结果表明:建立的下穿地表水塘浅埋隧洞的综合超前预报体系能够有效地判识隧道前方不良地质情况,得出的预警结果能够有效地指导现场施工,为现场安全防控措施的制定提供了依据,保障了磨盘山隧洞的高效安全掘进。

基于CiteSpace的隧道超前地质预报研究进展与趋势

隧道工程因其能够利用地下空间,避免占用宝贵的地上土地资源,并能缩短运输距离,提高交通运输效率,在现代城市发展和交通基础设施建设中扮演着极为重要的角色。然而,隧道施工过程中常遇到的复杂地质问题,通常会导致工程延期、超支,甚至出现安全事故。为确保隧道施工的进度、质量和安全,降低工程风险和成本支出,开展隧道超前地质预报研究并探讨发展趋势尤为必要。采用CiteSpace软件,通过知识图谱可视化分析方法,对隧道超前地质预报核心文献进行深入挖掘,以全面呈现该领域的研究现状、发展历程、前沿热点等信息,为隧道超前地质预报理论研究与工程实践提供有价值的参考。

富水地段隧道超前地质预报技术应用

隧道工程是基础设施建设发展的重要组成部分,在复杂的地质条件下,容易发生断层、岩溶等灾害,从而危及工程安全,影响建筑质量。在金迪亚隧道工程施工前的地质超前预测工作中,首先对不良地质段地质状况进行预报和评判,进而提出一种以地质调查为基础,长程和短程预测,多种预测手段相互印证,以地球物理解释为辅助的地质预报手段,形成一套完整的、系统性的,具有时效性的地下工程地质预测工作体系,可以为后续类似的工作提供借鉴和参考。

基于数字钻探与多尺度模型融合的隧道岩体完整性自动解译技术研究及应用

在多岩性与多指标钻探数据收集的基础上,综合考虑解译精度与预报效果,借助机器学习工具,提出一种基于数字钻探与多尺度模型融合的隧道岩体完整性自动解译技术。首先,对原始钻探数据有针对性的进行降噪与等距分割(0.5,1,2 m)等预处理,形成多尺度、高质量机器学习数据集;然后,进行模型参数自动寻优、训练、评估与可解释性等操作,验证模型的准确性与可靠性;最后,采用加权平均的方法进行多尺度模型解译结果的融合,以增强该技术的工程实用效果。为方便实际工程应用,以上述技术为核心开发轻量化数字钻探智能解译平台,经多条灰岩与砂岩隧道应用结果表明:对比地质雷达与常规钻探解译,多尺度模型融合解译在解译效率、预测效果等方面总体表现优异,可为隧道施工的开挖与支护提供可靠的岩体完整性信息。

TSP和地质雷达在岩溶隧洞工程超前地质预报中的应用

为排查岩溶隧洞施工中潜在的地质风险、指导隧洞安全施工。利用TSP和地质雷达两种方法开展超前地质预报。TSP法能够对隧洞掌子面前方100~150 m的距离展开预报,其特性是预报距离长、快速分析围岩情况、预报精度无法控制;地质雷达法可实现隧洞短距离精准预测,能够有效弥补TSP法在短距离方面的不足。研究表明:采用二者相结合的方法开展综合预报,可提升在隧洞中对岩溶构造预报结论的准确度。TSP法结合地质雷达法成功预报的应用实例可为类似风险围岩隧洞的超前地质预报提供参考和借鉴。

岩溶隧道超前地质预报综合预报技术

为了给岩溶隧道超前地质预报提供一些参考,利用案例分析法,以一个高瓦斯富水岩溶隧道为例,介绍了岩溶隧道超前地质预报综合预先报告技术方案,论述了岩溶隧道超前地质预报综合预先报告技术实施要点,并汇总了预先报告结果。得出:在高瓦斯富水岩溶隧道超前地质预先报告中综合运用地质雷达、地震波反射法、超前钻探法等技术,可以获得精确地质预先报告结果,助力隧道前期处理及后期运营方案的针对性优化。

岩溶区隧道溶洞的综合预报及治理方案研究

为保证岩溶区隧道施工安全,采用综合地质预报方法对隧道前方不良地质体进行探测。以某岩溶隧道为工程背景,通过地质分析研究了隧址区的岩溶发育特征,利用TGP和地质雷达法对K65+337处的溶洞进行了准确的预报,详细探明了溶洞规模、位置以及含水情况,探测结果与实际揭露相吻合。针对揭露的溶洞特点,提出了采用填堵法和引排水法相结合进行综合治理,通过对治理后围岩的变形监测,验证了治理方案的有效性,为类似溶洞处治提供了参考和借鉴。

山区城市短隧道施工关键技术与管理研究

在山区城市中修建短隧道受地质条件、周边环境的制约影响较大,对工程技术、质量和安全环保管理提出了较高的要求。实践证明,只有根据实际情况选用合适的施工方法,切实做好超前地质预报、隧道监控测量、工程质量管控和安全环保管理,才能顺利推进项目建设,有效控制隧道结构变形,确保隧道工程质量和整体安全性。

岩溶隧道超前钻探孔内成像施工技术研究

依据工程人员经验进行分析的地质调查法、钻探取芯法通常无法对超前地质情况进行准确预报,地质雷达法、地震波反射法等多种物探方法探测后缺乏直接有效的验证。基于此,在斜井掌子面及左右洞身采用长距离超前钻探孔内成像的新技术进行钻孔内部全过程、360°全视角的探测,准确清晰地验明前方地质情况,为后续斜井施工方案提供指导。研究成果为迂回斜井进正洞方案提供了有效支撑,工程应用效果显著,最后总结了超前钻探孔内成像关键施工技术,为相关类似工程参考。

超前探测技术在TBM施工隧洞中的应用研究

TBM施工时常会遇到复杂的地质环境,为了将地质灾害影响的程度降到最低,在TBM施工过程中,对隧道开挖工作面前方的地质条件进行超前预报变得尤为重要。以新疆某引水隧洞工程为实践背景,介绍地震波法超前探测技术和激发极化法超前探测技术的基本原理及其特点,分析TBM施工隧洞掌面前方的断层破碎带的超前探测应用的可行性,阐述地下水的发育状况。研究结果表明:在TBM施工隧洞中,地震波法超前探测技术和激发极化法超前探测技术的综合应用具有可行性和实用性,可为类似工程中的TBM安全快速掘进提供参考。

综合物探技术在引水隧洞工程超前地质预报中的应用

由于各种超前地质预报方法都存在一定的局限性,选择适宜的超前地质预报方法及地表探测方法相组合,可以提高超前地质预报的精确性与经济性。通过分析常用的超前地质预报方法及地表探测方法的优缺点,判断其适用范围,并在某引水工程实例中,根据其施工特点,洞内采用地震波法和激发极化法,洞外采用大地电磁法的长短结合、内外结合的探测方案,准确预报了掌子面前方80 m内的破碎、含水岩体及80~350 m的含水背斜构造,指导施工,有效避免了相关风险,提高了超前地质预报的精确性与经济性,可为综合探测方案的选择提供参考。

海底隧道穿越断层破碎带突涌水防治关键技术

胶州湾第二海底隧道工程受张扭性裂隙影响,其地下水极其发育、地质条件复杂,通过突涌水超前地质预报预警及超前注浆防治两个方面,介绍海底隧道穿越断层破碎带突涌水防治关键技术在胶州湾第二海底隧道工程中的应用。

基于结构方程模型-模糊认知图的矿山法地铁隧道施工安全风险分析

为了对矿山法地铁隧道施工全过程的安全风险进行动态演化分析,构建了矿山法地铁隧道施工安全风险评价指标体系,在结构方程模型建模与分析的基础上引入模糊认知图方法。首先,以扎根理论为指标筛选框架,识别出矿山法地铁隧道施工安全风险。然后,通过结构方程模型分析矿山法地铁隧道施工全过程的安全风险因素的因果关系及其路径系数。最后,通过模糊认知图进行动态预测与诊断推理。以武汉市某矿山法地铁隧道工程为例进行实证分析,综合风险预测分析与推理诊断两方面进行了评价。结果表明:矿山法地铁隧道施工过程各阶段的风险从大到小依次为隧道开挖、超前支护、结构防水、辅助措施、初期支护和二次衬砌,施工过程中应重点关注隧道超挖、欠挖,开挖循环进尺、步序确定不合理,隧道开挖方法选择不合理等关键风险,研究结果与武汉市某矿山法地铁隧道工程基本相符,验证了该模型的有效性。

基于XGBoost算法的大直径穿黄隧道施工期管片上浮研究

为解决大直径盾构隧道面临的施工期盾尾管片上浮问题。针对济南黄河隧道项目,提出了基于XGBoost算法的大直径泥水平衡盾构隧道施工期管片上浮计算框架。通过采用主成分分析法将地层参数降维,采用R-relief F算法对管片上浮的影响因素进行特征提取及数据预处理工作,从而建立用于管片上浮分析的数据集。进而使用XGBoost算法对大直径隧道管片上浮进行计算,并与随机森林算法预测结果进行了对比。结果表明本文所采用的计算框架得到的结果能较好地反映隧道管片施工期的上浮特征,同时发现XGBoost算法对于管片上浮过程的预测效果比随机森林更好。研究成果对于大直径隧道施工过程中的管片变形预测及控制有较好的指导意义。

隧道超前地质预报溶洞探地雷达数据时频分析

为研究隧道超前地质预报中溶洞的探地雷达的数据特征,可从时间剖面、三瞬属性(瞬时振幅、瞬时相位、瞬时频率)以及时频联合分布等方面进行特征分析。利用电磁波时域有限差分法进行数值模拟,得出溶洞在探地雷达时间剖面中呈现出双曲线特征,溶洞的填充情况不同,反射波振幅的幅值和方向不同。探地雷达数据的瞬时属性中,瞬时振幅可凸显出溶洞的反射,瞬时相位可作为溶洞填充情况的判断依据,瞬时频率可作为溶洞的辅助判别标志。时频联合分布中,电磁波能量集中于溶洞顶的反射波位置,无填充溶洞的电磁波能量呈现出多个块状的分布区域,并出现拖尾现象,充水溶洞的电磁波能量集中分布在一个区域。通过对溶洞的实测数据进行分析,进一步验证了溶洞探地雷达数据时频域特征的有效性。

岩体基本质量指标对隧道变形规律的影响研究

主要研究了隧道变形规律与岩体基本质量指标(BQ值)之间的对应关系。本次研究将某隧道K8+500~K8+900范围作为数据采集段,收集了施工过程中的拱顶下沉、净空收敛和BQ值等相关数据,对隧道变形与BQ值进行线性回归分析,求出线性方程。预测K8+900~K9+000段Ⅳ级围岩最大变形量不超过40 mm,Ⅴ级围岩最大变形量不超过70 mm,均少于预留开挖变形量80 mm以上。将预测变形值与实测值进行对比,两者偏差较小,最大偏差<2.5 mm,平均偏差1.30 mm,说明隧道变形量预测方法和预测结果可靠,具有实际指导意义,且本次研究的隧道变形预测方法在其他隧道施工过程中具有可行性。

铁路隧道超前地质预报技术应用

南联山隧道施工中采用地质调查法、超前钻探法、物探法相互结合的预报技术,对不良地质段落超前预报,为施工措施的调整提供了可靠的依据,为地质灾害的预防提供有利保障。