西南山区某深埋长大隧道水文地质特征及突涌水危险性分析

西南山区某隧道处于龙门山断裂带西南段内,区域地质构造作用强烈,地形地貌及岩溶水文地质条件复杂,突涌水成为制约隧道勘察设计和安全施工的重大难题。本文采用现场水文地质调查、水化学成分测试、理论分析计算等方法分析了隧道的岩溶发育程度和岩溶发育规律;依据岩溶水补径排条件,划分了工程区水文地质单元;在水文地质分区的基础上,进行了隧道涌水量预测和隧道涌突水危险性评价。研究结果表明:(1)该隧道二叠系栖霞组(P_(1)q)、奥陶系中统宝塔组(O_(2)b)为强富水性,泥盆系养马坝组(D_(2)y)、泥盆系中统观雾山组(D_(2)g)、志留系下统纱帽组(S_(2)s)、志留系下统罗惹坪组(S_(2)l)为中等富水性,晋宁澄江期斜长花岗岩(γ_(2))、震旦系下统安山岩段(Zaα)以及志留系,泥盆系地层中的砂岩和泥岩为弱富水性;(2)该隧道高危险突涌水段650 m,占比4.42%;中危险突涌水段5879 m,占比39.98%;较危险突涌水段7742 m,占比52.64%;低危险突涌水段435 m,占比2.96%。本文研究成果对西南山区铁路岩溶区高压富水隧道勘察设计和施工具有重要参考价值。

基于Lawrence风险公式的突水系数修正模型研究

科学评价煤层底板突水风险对矿井安全生产具有重要意义。通过Lawrence风险公式推导出能够体现底板突水多种因素耦合作用关系的突水系数修正模型,并以新安煤矿为例,运用多元线性回归方法拟合适用于该矿的突水系数修正模型。应用该模型对新安煤矿二1煤底板奥灰突水风险进行评价,同时应用突水系数模型进行对比评价。结果表明:突水系数修正模型评价结果更为可靠。实现了突水系数模型的探讨性修正,具有一定的理论与实践意义。

五阳煤矿陷落柱发育特征及突水危险性评价

为防止陷落柱导通奥灰水造成矿井重大水灾,分析归纳了山西五阳煤矿陷落柱基本特征,主要包括:陷落柱发育标高在650 m以上,发育与构造密切相关,多数原生导水性差;典型陷落柱垂直具有6段特征等.以五阳煤矿7601工作面为原型,运用ANSYS有限元软件模拟分析了煤层下部有隐伏陷落柱时采动过程中的突水危险性.当工作面推进距陷落柱小于50 m时,受采动影响的陷落柱导水裂隙与工作面导通可导致工作面出水;随工作面推进,导水通道扩大可导致突水事故.

基于GIS的水下隧道突水危险性评价——以武汉长江隧道江底段为例

文章应用GIS系统和数值模拟技术,以武汉长江隧道为例,对水下隧道突水危险性进行了分析评价。首先对隧道纵剖面和横剖面进行单元划分,然后将数值模拟成果转换到GIS中,以形成突水危险性评价数据库;在数据库支持下,对每个评价单元应用摩尔-库仑准则判断剪切破坏,应用最大拉应变准则判断拉伸破坏,将达到破坏标准的单元定义为突水单元;再对隧道同一横剖面的突水单元分布进行分析,搜寻潜在的突水通道;最后根据搜寻结果及突水单元的比例,结合江底段地表允许沉降控制标准进行突水危险性的划分。分析计算结果表明,武汉市过江隧道江底段纵剖面中,突水危险单元占本段72%,突水安全到危险过渡单元占19%,突水安全单元占9%;存在潜在突水通道的单元占江底段的12%,在施工过程中需要高度重视。

深埋隧道填充型溶腔溃水机制及风险识别

结合国内外岩溶隧道修建过程中涌、突水灾害的特征分析,将大体量且有一定静储量的高压岩溶水瞬间释放,并伴随突泥、突巨石的特殊涌水定义为岩溶溃水;基于宜万铁路马鹿箐隧道特大岩溶溃水灾害分析,得到了岩溶溃水的基本特征,通过分析岩溶溃水的机理获得了构成岩溶溃水风险的几个主要因素;基于理论分析、数值模拟等方法,并结合现场工程经验,对岩溶溃水风险发生的几个门槛条件进行了初步的确定;针对溃水风险识别的实施方案,提出了超前水平钻探并结合放水试验和闭水试验的方法。

隧道涌水突泥风险评价模型研究

结合层次分析法和模糊综合评价法,对涌水突泥这一灾害建立了风险评价模型,并对其进行量化处理,通过模糊—综合评价方法得到隧道涌水突泥风险评价模型。最后,将该风险模型应用于铁峰山隧道实例中,可以较明确的表达特定条件下隧道的涌水突泥风险级别,具有较高的可靠性和合理性。

基于云模型的岩溶隧道涌水灾害危险性评价及其在青岩头隧道的应用

针对当下岩溶隧道涌水灾害评价方法存在的问题和岩溶隧道岩溶涌水灾害危害极大的现状,为防控岩溶隧道施工涌水灾害,提出一种基于云模型的岩溶隧道涌水灾害安全评价方法。选取自然地理、不良地质和工程技术3个方面的27项指标,建立了岩溶隧道涌水灾害风险分级的评价指标体系;通过云模型正向正态云发生器得到综合评价数字特征并生成云滴图,再由最大隶属度计算结果确定评价等级;实际应用表明,评价降低了部分主观因素的影响且无需庞大数据库进行反复运算确认,评价结果与实际基本吻合,为岩溶隧道涌水灾害风险评价提供了一条新途径,可为岩溶隧道涌水防控工程措施决策提供依据。

矿井突(透)水灾害过程中涉险人员危险性评价方法与应用

矿井突(透)水灾害灾害应急抢险救援的“自救互救”和“他救”效果与成功率如何,很大程度取决于在灾害整个演变过程中对井下涉险人员所处危险性的科学评价与合理预测。针对我国目前在这方面缺乏系统定量评价的难题,构建了涉险人员危险性影响因素的评价指标体系,即个体特征、矿井巷道、水流特征、气体情况和其他物理因素;通过分析矿井水灾演变过程中灾情对涉险人员的危险作用形式,结合矿井水灾影响因素特点,定义了人员的水流危险性、气体危险性和其他危险性,提出了涉险人员危险性定量评价方法与模型,构建了适用于水灾演变过程中涉险人员多种危险性的综合评价计算规则。以典型矿井为例,实现了矿井水灾过程中涉险人员危险性的动态评价,分析了不同特征涉险人员在灾情中危险性的差异,讨论了坡度、地面摩擦因数、水流密度对危险性的敏感性,并给出了降低危险性的相应减灾建议。结果表明:所提出的方法可以科学地解释、评价、量化涉险人员在水灾环境多因素影响下的危险性,提高了涉险人员在矿井水灾演变过程中“知险”的能力,同时为应急抢险救援方案合理制定提供了技术支撑,对保障应急抢险救援过程中的“自救互救”效果和“他救”成功率均具有重要意义和实用价值。

隧道岩溶突水危险性模糊多模型组合评价研究

评价隧道突水危险性对于保障岩溶地区铁路工程施工、运营安全具有重要的现实意义。针对评价过程中主控因素的多源性以及不确定模糊性,将模糊可变评价模型应用于岩溶地区隧道突水危险性评价中。首先,通过收集大量隧道突水灾害资料,提取突水主控因素并建立指标体系,该指标体系包括可溶岩成分、岩石结构、岩性特征、断层性质、断层宽度、褶皱构造形态、地下水富水性、承压水压力条件、含水层渗透性、地形地貌特征、隧道埋深、隧道长度共12个指标。然后,对定性指标作量化处理,利用乘积标度法计算指标权重。最后,利用模糊可变评价模型,通过改变模糊可变评价模型参数对隧道突水危险性进行线性与非线性组合评价,并将均值作为最终评价结果。该模型方法应用于圆梁山隧道实例中,结果表明,所建立指标体系能恰当描述隧道突水的潜在危险性,模型评价结果合理、客观,具有更好的可靠性与稳定性,为岩溶地区隧道工程突水危险性评价工作提供了一种新的研究方法与思路。

藏东南某隧道水文地质特征及突涌水危险性评价

某铁路隧道位于印度板块与欧亚板块大规模碰撞而隆升的青藏高原东南方,区域地质构造作用强烈,水文地质条件复杂,隧道突涌水成为制约隧道勘察设计和施工的重大难题。通过现场水文地质调查、理论分析计算等方法相结合,对工程区水文地质条件及主要水文地质问题进行了详细的研究、分析和评价。研究结果表明:(1)藏东南某隧道波里拉组(T_(3)b)灰岩段多为强富水性,察朗噶组(J_(1)ch)和甲丕拉组(T_(3)j)为弱-中等富水性,阿堵拉组(T_(3)a)、夺盖拉组(T_(3)d)和土脱组(J_(2)t)为弱富水性;(2)隧道波里拉组(T_(3)b)岩溶垂向分带特征较明显,其中3700~3900 m高程段岩溶较发育;(3)隧道全长20247 m,极高危险段654 m,位于波里拉组灰岩中段水平径流带内和阿托卡巴断层处,占比3.23%;高危险段670 m,分布于波里拉组灰岩条带两侧与碎屑岩的接触带附近,占比3.31%。本文研究成果对类似地质条件下的岩溶地区高压富水隧道选线、设计和施工具有一定的参考价值。

白银市东大沟流域突发水环境风险评估与管理

通过对白银市东大沟流域风险源、风险受体及防控措施调查,建立了以环境风险源强度指数(S)、环境风险受体脆弱性指数(V)、环境风险防控与应急管理能力指数(M)为基础的东大沟流域突发水环境风险评估系统,对流域突发水环境风险进行量化表征,并对流域防控体系的完善提出了对策及建议。

矿山安全地质学:综述

矿山安全防控是一个复杂的系统工程,涉及到多学科,而其中的地质条件和成灾机理研究是事故防控中最重要的基础工作。但是,目前还没有系统地研究安全地质的学科和工作机制。因此,提出应建立矿山安全地质学新的交叉学科。针对矿山建设和采掘安全生产的需求,介绍了矿山安全地质学的概念、内容框架、研究方法、主要矿山安全地质问题、安全地质问题风险评价等,并对矿山安全地质研究中亟待解决的关键科学问题和防控关键技术发展趋势提出了建议和展望,同时,本文还简要综述了本期深部矿山安全地质专辑收录的主要文章在矿山安全地质方面的创新性工作,期望为深部矿山安全地质理论研究与灾害防控提供科学支撑。

基于距离函数组合赋权法的突水危险性评价

矿井水害是威胁矿井安全生产的主要灾害之一。南屯煤矿地质构造较为复杂,下组煤层底板处奥灰水压较大,开采时较为危险。为确保煤矿安全开采,结合地质、水文地质资料,利用距离函数组合赋权法对下组煤层奥灰突水危险性进行分析评价。通过分析矿井勘探资料及生产揭露的水文地质资料,确定了含水层水压、含水层富水性、断裂构造复杂程度、隔水层厚度四项主控因素;其中含水层富水性、断裂构造复杂程度分别通过单位涌水量q和断层分维值进行量化。通过引入距离函数,将改进后的层次分析法和熵权法进行组合赋权,从而确定了突水主控因素的综合权重,构建了突水危险指数计算模型;利用Jenks最佳自然断点法对突水危险性进行分区评价,最终将井田划分为五大区域:分别是安全区(n<0.12)、较安全区(0.12≤n<0.19)、较危险区(0.19≤n<0.25)、危险区(0.25≤n<0.31)、极危险区(n≥0.31)。本方法平衡了主观因素和客观因素对权重的影响,提高了突水危险性预测的准确性,为煤矿底板水害防治提供了参考依据。

断层影响下顶板突水定量化评价

为了对断层影响下的煤层开采顶板突水危险程度进行定量化评价,以AHP模型为基础,在采用构造发育程度、含水层厚度、砂泥比3个指标对岩层富水进行定量化评价的同时,依据断层规模、断层围岩岩性、断层力学性质3个指标对研究区内断层的导水性进行定量化评价,然后综合地层富水性和断层导水性建立顶板突水危险性评价模型,得出顶板突水指数,并依据顶板突水指数大小对顶板突水危险性进行分区。

隧道突水涌泥AHP-Fuzzy风险评价

隧道施工过程中常会发生突水涌泥灾害,严重影响隧道施工安全,因此对灾害风险进行评估具有重要意义。本文以2022年北京冬奥会重大交通保障工程延崇高速公路玉渡山隧道为工程背景,采用调查问卷咨询现场技术指导和专家组成员,建立各层次影响因素判别矩阵,采用AHP-Fuzzy法对隧道发生突水涌泥的风险进行分级评估。研究结果表明:(1)综合23种因素建立了隧道突水涌泥风险评估层次结构模型;(2)影响隧道突水涌泥的主要因素为围岩特征和水文地质条件;(3)得出玉渡山隧道ZK18+510~670段突水涌泥风险等级为IV级,为高风险突水涌泥地段。本文研究结果与工程实际情况基本相符,可为相关隧道工程的突水涌泥风险分级工作提供一些参考。

隧道岩溶段涌水突泥风险评价体系初探

研究隧道施工过程中岩溶段发生涌水突泥地质灾害的风险评价体系,为预防和治理灾害提供依据,尽可能降低施工过程中灾害带来的损失。首先,根据风险控制目标和形成条件划分风险影响因素,基于风险评价理论建立岩溶隧道涌水突泥地质灾害发生的风险综合评价模型。其次,通过资料收集、地质调查、洞内观察、仪器探测等方法获得评价要素的基本特征资料,明确风险指标要素的分级标准。最后,通过工程案例分析,按三阶段控制目标进行综合评价与验证。结果表明:考虑影响因素的动态属性,对涌水突泥地质灾害进行分阶段风险评价更符合工程实际情况;暴雨和岩壁厚度对风险发生概率影响较大,应着重控制;有针对性的治理措施可明显降低风险。研究成果可以广泛应用于水利、交通、矿山等项目的工程施工管理,为编制施工方案和实施灾害防治措施提供依据。

马鹿箐隧道泄水洞管道流径流的特征分析

对宜万铁路马鹿箐隧道施工期中泄水洞岩溶管道流泄水量、同期降雨量等的实际观测资料进行分析，总结并提出了降雨量与泄水量、降雨对涌水的贡献、涌水对降雨的响应、涌水洪峰对降雨的滞后时间等相关关系，为工程的设计处理提供依据并指导施工。

城市供水管网管道结构稳定性风险评估模型

研究影响城市供水管网管道结构稳定性的因素,提出了城市供水管网管道结构稳定性风险评估模型以及风险评估标准。该模型采用指数评分法将模型中影响供水管网管道结构稳定性的10项评价指标量化为对应的评分分值。应用此模型对SH市某区域实际供水管网管道结构进行了风险评估,评估结果表明主干道路敷设管道、铸铁材质管道和50年以上管龄管道风险较高,此外模型评估结果对历史事故的验证率为84.2%。模型评估结果能够反映出供水管网管道结构稳定性方面存在的问题,从而可有针对性地指导管网管道的运行维护管理与更新改造。

基于管材分类的供水管网爆管风险预测模型

以ZZ市的供水管网数据为例,根据ZZ市管道爆管历史记录的数据特征,采用了按管材分组的方式,并结合经典的Cox比例风险模型为每组分别建立爆管风险预测模型。将此模型与ZZ市GIS管网进行结合,对该市管网进行爆管风险评估,得到了管道爆管风险分布图,并在此基础上结合历史爆管点位的空间分布对模型的预测结果进行验证。结果表明,模型对高危险和危险管道的预测准确率接近70%,说明该模型能有效地识别出管网中爆管风险较高的管道。

底板注浆效果及突水危险性评价法在赵固二矿的应用

针对赵固二矿14030工作面底板突水危险性及注浆加固效果评价问题,采用"27381注浆改造评价体系"进行了评价。结果表明:工作面注浆前底板L2含水层及其导升带含水性中等,距离工作面底板较远,突水危险性较低,L8含水层含水性强,距离工作面底板近,突水危险性中等,二者之间无密切的水力联系;严重危险区多受到断层影响,Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ严重危险区含水类型为J型,突水危险性低;Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ严重危险区含水性为U型,突水危险性中等。工作面注浆后,严重危险区"三参量"评价结果为均为"好";工作面注浆过程经历了初始升高-注浆平稳-相互影响-终压稳固四个阶段,正常带单位面积注浆量为0.012t/m^3,断层带为0.220t/m^3,注浆系数为18.3,工作面注浆效果综合评价为"好",突水危险性评价为"较低"。