基于范例推理的浏阳河隧道风化槽段坍方风险评估

坍方是隧道常见的突发性风险事件.在对已有坍方隧道实例的原因进行了统计分析,并对主要原因进行了力学解释后,进一步应用范例推理方法评估了浏阳河隧道风化槽地段的坍方风险.结果表明:隧道坍方的主要诱因是围岩破碎和降雨,这与断层破碎带处的围岩力学性能差、降水弱化围岩力学性和降低围岩有效应力等有关.浏阳河隧道风化槽地段的范例推理的坍方和梁家山隧道相近,风险为很有可能发生坍方,建议该地段施工中应注重监测信息的反馈并做好超前地质预报.     

隧道洞口滑坡工程地质问题与变形机理研究

以拉林高等级公路控制性工程为松多隧道为研究对象,在详细分析隧道进出口隧道-滑坡体系工程地质问题的基础上,利用数值仿真方法,对隧道进出口滑坡在隧道施工和暴雨情况下的稳定性进行重点研究。其结果表明:隧道施工、暴雨和地震活动对松多隧道进出口段滑坡稳定性有较大影响,将导致滑坡由目前稳定状态逐渐发展成欠稳定状态。由于隧道右洞和左洞分别位于碎石层和基岩中,导致隧道左洞和右洞稳定性存在较大差异,其中右洞卸荷能力强,变形破坏程度高;左洞应力集中现象明显,围岩自稳能力强。     

跨断层隧道施工应力路径识别与扰动分析∗

跨断层隧道围岩性质会发生突变,给隧道施工扰动分析和安全预测带来了挑战。准确识别跨断层隧道在不同围岩条件下施工诱发的应力路径并开展基于应力路径的扰动分析,具有重要的科学价值和工程实践意义。因此,构建了基于围岩应力路径的隧道开挖扰动分析方法,通过三维数值分析识别了跨断层隧道施工诱发的典型应力路径并进行了扰动分析,总结了跨断层隧道施工扰动时空规律。结合围岩的强度准则和应力路径,用扰动系数描述扰动后围岩应力状态接近破坏的程度。随着扰动系数的增大,围岩应力状态逐渐接近破坏准则,当扰动系数等于 1 时,围岩发生破坏。跨断层隧道在上下盘围岩区的扰动系数始终小于 1,处于弹性状态;而断层破碎区因围岩性质差,其开挖扰动系数达到 1,进入塑性和破坏状态。离洞壁越远,施工扰动越小,扰动系数亦越小。支护后,断层破碎区和上下盘硬岩区的扰动系数均出现减小趋势,围岩趋于稳定,表明了支护的有效性。     

软岩隧道围岩变形季节性特征与防控措施研究∗

以香丽高速洼里别隧道为依托,通过隧道围岩变形监测结果,分析了炭质板岩隧道围岩变形与季节性降雨之间的关系,研究了围岩旱季和雨季隧道施工围岩变形差异的原因,提出隧道围岩大变形防控措施.结果 表明,受季节性降雨的影响,洼里别隧道围岩变形呈现出一定的季节性特征,较于旱季时期,雨季施工时围岩变形呈现出变形量大且变形速率快的特点;围岩大变形因围岩条件、地下水及施工原因共同影响产生,而炭质板岩的软化性、崩解性及其岩层倾角是引发围岩大变形的内因,地下水则是造成围岩变形呈现出季节性特征的主要原因.最后,基于三个主要影响因素,提出适用于洼里别隧道的围岩变形防控措施,采用控制措施后,现场施工效果良好.     

富水破碎带岩溶隧道突水模型试验研究

为研究富水破碎带岩溶隧道突水特点以及水力学参数对水压的敏感性。利用自主研发的突水模型试验系统,开展了一系列不同水压下的室内突水模型试验,分析讨论了富水破碎带突水过程的突水速率、渗透率以及颗粒质量流速的变化规律,进而揭示突水致灾机理。研究表明:突水过程一般可分为3个阶段,突水速率与渗透率在这3个阶段中的变化规律具有同步性;突水过程中前2个阶段所需时间和最大突水速率与水压大小密切相关;颗粒质量速率与渗透率对水压大小极为敏感,水压越高,颗粒质量流速增长越快,达到最大质量流速所用时间越少,同时,在稳定阶段的破碎带渗透率亦会随着水压的增大而增大;富水破碎带岩溶隧道突水是一个复杂的非线性动力过程,它是由外部因素和内部因素共同作用而导致的。     

强震裂谷区隧道及大跨桥场地潜在断错位移预测

与线性工程相交的断裂的抗断设计参数需要提供断裂展布与断裂活动方式、破碎带宽度、未来发生破坏性地震事件的可能性和单次事件的平均位移。该文以存在大量活动断裂的实际工程肯尼亚内马铁路Ngong隧道及DK40大桥场地为例,利用相关原则、构造类比原则、安全原则对跨越隧道及大桥场地的活动断裂单次事件潜在断错位移进行了预测,同时也探讨、分析了断裂展布与断裂活动方式、破碎带宽度、未来发生破坏性地震事件的可能性。该实例能够对环太平洋带强震地区跨越活动断裂的线性工程抗断设计参数获取提供参考价值。     

松散地层隧道防坍塌控制技术研究

松散砂卵石地层围岩自稳时间极短,开挖后若不支护会立即坍塌,危及施工安全。根据地层特征曲线支护阻力与围岩位移的关系,若围岩自稳时间比支护施工时间短,支护结构要承受较大松散围岩压力,在这种地层中适时的支护时间已没有意义,必须采用合理的隧道防坍塌控制。施工中须根据砂卵石地层工程地质特征、隧道施工方案特点和周围环境的限制要求,合理选择支护措施,有效加固砂体,抑制围岩变形,以解决砂卵石隧道超前支护措施的选取、初期支护参数的优化、变形速率比值判别标准、衬砌结构施工力学行为、砂卵石地层围岩压力分布特征及洞室收敛变形的控制技术难题。研究成果可更好地保障砂卵石地层公路隧道的施工安全。     

上覆富水砂层地铁隧道掌子面变形特征数值试验研究∗

为研究地铁隧道在上覆富水砂层下的变形特征，以典型上覆富水砂层隧道—青岛地铁 2 号线啤—苗区间为工程研究背景，采用 FLAC 3D 数值模拟软件对不同富水砂层厚度与隔水层厚度工况下隧道掌子面位移、塑性区变化特征进行了研究分析。研究结果表明：隔水层厚度是影响掌子面是否发生涌水涌砂的主控因素，在开挖过程中应时刻注意富水砂层距离隧道顶板的安全距离，临界隔水层的厚度为 3 m。同时，当隔水层厚度越大、富水砂层厚度越小时，掌子面变形就会越小。以临界工况为研究对象，通过分析开挖过程中隧道拱顶—拱腰—掌子面应力和位移变形规律，引入了位移释放系数和应力释放率两参数来揭示围岩与掌子面在隧道开挖过程中的影响关系。通过进一步拟合掌子面失稳破坏预测方程，得到了掌子面变形释放率拐点先于同一断面围岩径向变形且发生在开挖到目标断面之前的重要结论，因此在实际隧道开挖过程中应将掌子面的变形作为首选敏感监测指标。研究结果可为该不良地质条件下隧道掌子面稳定性和预加固时机选择提供一定的理论指导。     

基于PRA方法的上软下硬地层隧道施工风险评估研究

针对目前遇到上软下硬地层隧道施工期间安全风险研究中存在的问题,综合考虑上部软弱地层拱部开挖安全风险、下部较硬地层采用爆破施工安全风险,以及其相互影响、风险事件发生概率不一致等因素,采用PRA方法进行了上软下硬地层隧道施工安全风险评估。并以金台铁路五峰山隧道工程建设为依托,基于PRA理论对上软下硬隧道洞身开挖进行风险辨识、分析及评价。案例分析结果表明,PRA方法可实现对隧道施工过程中风险进行有效评估,研究可作为同类工程项目风险管理重要的参考依据。     

变质岩区强应变带工程地质特性及隧道围岩稳定性分析

变质岩区强应变带构造挤压变形明显,变质分异现象清晰,工程性质差。通过对鸡公寨隧道湖蓝坡强应变带进行调查、测试及取样试验分析,结果表明:强应变带对岩性有明显的改造作用,片状矿物含量增高,岩石强度下降,软化系数0.36~0.50,岩体完整性系数0.25~0.46,属较破碎~破碎程度,呈薄片~碎片状岩体结构;构造残余应力明显,实测侧压力系数λ为1.3~1.9,以水平应力为主导。隧道围岩稳定性差,计算的围岩变形量远超规范允许值,且构造应力影响下的变形量远大于正常自重应力工况,在隧道设计、施工时需采取针对性的控制变形措施。     

隧道突水突泥灾害的模糊预测和控制措施

为了预测突水突泥灾害发生的可能性和规模,针对隧道施工中突水突泥灾害的影响因素较多,且各因素相互关联,具有很强的模糊性,提出了利用模糊综合评判方法来评判隧道的突水突泥风险,实例证明其结果与实际情况具有较好的一致性。并针对隧道的突水突泥灾害提出了有针对性的控制措施。这对于制定合理的超前地质预报措施、拟定有效的防灾方案、保障隧道安全施工,均有非常重要的意义。     

岩溶地区双连拱隧道超前地质预报及施工技术研究

岩溶地区修建双连拱隧道难度较大,岩溶探测、支护方式选择等成为施工的关键问题。依托广西宜河高速公路某连拱隧道,根据围岩等级分别制定Ⅲ级、Ⅴ级围岩施工和支护方案,施工期间采用超前地质雷达探测隧道掌子面前方未开挖岩体,通过分析雷达反射波波形图,预测隧道中导洞存在4处溶洞,隧道开挖过程中揭露了3处溶洞,与地质雷达探测结果基本一致,证明了超前地质雷达的可靠性和重要性。针对溶洞地段采用Ⅴ级岩体支护方案,即采用套拱进行溶腔的加固处理,监测数据显示其变形基本值为0,表明该加固处理方法的可靠性。     

城市地铁盾构施工地层变形三维数值模拟分析

富水砂层条件下,盾构施工问题多、风险大、施工变形难控制。以南昌地铁某区间盾构隧道工程为研究背景,采用有限差分软件FLAC3D建立了三维盾构施工力学模型,对富水砂层条件下的盾构施工过程进行动态数值模拟,并结合现场实测数据分析了盾构施工引起的地表沉降规律。结果表明:盾构施工引起的横向地表沉降呈"V"形,最大地表沉降发生在隧道中心正上方,最终形成的沉降槽宽度约为6倍隧道外径;盾构施工引起的纵向地表沉降呈"S"形,盾构开挖面前方表现为隆起,开挖面后表现为沉降,在开挖面后一定距离逐渐趋于稳定;开挖面支护力对稳定开挖面土体及减小地表沉降有较大影响;盾构进洞与出洞施工中存在较大风险,应采取相应的工程措施以保证盾构施工安全进行。所得结论可供南昌地铁区间盾构隧道设计与施工参考。     

地裂缝对地铁隧道围岩附加动土压力影响特征研究

以西安地铁穿越地裂缝带的隧道工程为背景,在物理模型试验的基础上,重点分析了地铁列车运行过程中,地裂缝对列车振动引起的隧道围岩附加动土压力的影响特征。研究认为,在地铁隧道未产生脱空情况下,地裂缝对地铁列车振动产生的附加土压力具有衰减作用,列车从地裂缝下盘向上盘行驶时,附加土压力的衰减幅值明显大于列车从上盘向下盘行驶时的衰减幅值。地裂缝活动导致隧道脱空后,虽然地裂缝附近隧道底部的附加动土压力受地裂缝影响很小,但脱空改变了隧道结构的受力模式,使隧道的动力响应特征发生显著变化。这就提示设计人员在地铁列车穿越地裂缝带的隧道抗振设计中,上行线和下行线围岩中的附加动土压力的分布规律是不同的,在设计时应考虑这一特点,做到合理设计。     

公路隧道钻爆施工对水库及水库设施影响分析

公路隧道钻爆法施工对临近建构筑物造成的安全影响不容忽视。以隧道下穿既有水库及溢洪道水库设施施工为例,通过对坝体,围岩的振动监测,分析爆破地震波的振动特征,并采取爆破规范控制标准对其振动安全进行分析。结果表明控制掏槽孔装药量,合理的掏槽布置和装药结构是决定隧道开挖爆破的关键,爆破引起的坝体振动速度小于坝体允许振动速度,对溢洪道的影响较大,因此采用台阶法施工可以控制对坝体影响,但对近距离水库设施须采取相关措施控制爆破。     

长大隧道岩爆灾害研究进展

岩爆是长大隧道施工中发生频率较高的突发性地质灾害;岩爆研究对于隧道的勘测设计、施工组织及安全生产具有重要的现实意义.岩爆机理研究是岩爆预测及控制技术发展的基础;由于现有理论的不完善,以之为基础的预报体系及控制技术还不能对岩爆灾害进行准确预报和有效控制.岩石静力学理论在岩爆研究中是重要的,但它还不能阐明岩爆的全部机理.钻爆法开挖过程中,各炮层的顺序起爆、周边眼起爆后开挖轮廓面的瞬时大幅卸载及岩爆事件本身所产生的各类高幅值、陡波前应力波以及它们的叠加效应对于围岩,尤其是处于双向受压、一侧临空、具有发生破坏潜势的既有炮次围岩的扰动作用应该是显著的.围岩也许不会在上述动荷载的一次作用下就发生宏观破坏,但这些应力波的多次扰动,却会在微观-细观尺度上引起围岩累积性损伤的加剧与局部应力环境的恶化,并最终导致裂纹的大规模瞬时动力扩展,伴随晶间、粒间瞬态应变能的高速释放,围岩便会以岩爆的形式失稳.因此,系统进行岩爆灾害的岩石动力学机理研究是必要的.     

岩溶隧道突涌水预警体系的建立

为加强岩溶隧道突涌水预警的准确性,基于理论分析方法及岩溶隧道实际特点,提出溶洞侵入及未侵入隧道两类情况下的岩溶隧道突涌水预警体系的建立方法.通过理论分析,确定了突涌水的主要影响因素及其发生过程中变化显著的监测项目.选择溶洞特质、水的变化、岩盘破损程度、节理裂隙形态为预警体系的主要评价指标.根据溶洞与隧道相对位置关系,建...     

某在建城际铁路明洞段地基回填土缓坡稳定性研究∗

南京某在建城际铁路隧道明洞段穿越矿山废弃宕口回填区,受极端强降雨和明洞地基开挖卸荷影响,矿坑南侧陡崖下部的截排水沟多处出现变形裂缝,因此,宕口填土边坡稳定性关系到在建铁路的施工和运营安全。对此, 在地质分析的基础上,运用数值模拟方法对持续性强降雨天气条件下回填土缓坡渗流场、位移场的变化规律及边坡稳定性进行了研究,探讨不同降雨类型对缓坡稳定性的影响。结果表明,在持续性强降雨天气条件下,降水入渗使缓坡下滑力逐渐增大,同时在弱透水层中形成暂时性承压水,产生渗流力和浮托力,在其共同作用下,边坡稳定性显著降低,出现边坡失稳;前峰型降雨和均布型降雨在较短时间内即会对边坡稳定性造成很大影响,而中峰型降雨和后峰型降雨对边坡稳定性的影响在降雨后期逐渐显现。故此,需要对明洞隧道地基进行加固处理,采取有效的截排水措施,以保证城际铁路施工及运营安全。     

TSP与超前钻探地质预报技术在齐岳山隧道施工中的应用

在岩溶地区隧道施工过程中，经常遇到溶洞、暗河、断层及突水、突泥等无法预料的地质灾害。为了保证岩溶地区隧道施工安全，对岩溶的发育情况进行准确及时的超前预报，并在隧道修建过程中采用辅助工法穿越众多不良地质段，是岩溶地区隧道施工中亟待解决的重要问题。基于TSP203plus系统与超前钻孔探水的方法对齐岳山隧道右洞岩溶裂隙进行了预报并指导超前帷幕注浆堵水施工，收到了良好的生产效果，对今后的类似工程具有一定的指导意义。     

雅康高速公路隧道工程地质问题探讨

以雅康高速公路泸定至康定段施工建设后所遇到的地质问题为例,揭示了该区域花岗岩地区特有的地质特征,探讨了各种导致围岩变更的情况,为今后类似工程地质勘察,减少隧道围岩划分等级失误提供借鉴。