高精度地质雷达在隧道地质灾害治理中的应用

公路隧道穿越复杂地质条件的山体时,经常会遇到断层、暗河、岩性软弱带等不良地质体,极易造成塌方、突水、突泥、岩暴等突发性地质灾害,不仅妨碍了隧道的正常施工,还可能延误工期,造成经济损失甚至人员伤亡。因此,如何采取有效的工程措施和合理的技术手段对这类地质灾害进行处理与评估,已成为目前隧道施工中迫切需要解决的技术问题。以常德一吉首高速公路度龙田隧道ZK207＋330～255坍塌地质灾害整治为例,在综合分析隧道工程地质条件和坍塌灾害治理情况的基础上,详细探讨了高精度地质雷达在公路隧道坍塌灾害整治效果检测中的应用。采用高精度地质雷达,可以准确查清塌方处理中注浆饱满度的情况,检查塌腔内是否仍存在危害隧道安全的空洞;同时,对塌方地段加密的钢拱架数量与间距也可进行准确的检测与评价。工程实践表明：结合工程地质调查和现场施工记录,高精度地质雷达可以快速、准确、无损地检测隧道地质灾害的治理效果和整治质量,这对于评价整治效果、减少工程隐患、确保工程质量都具有重要的工程应用价值和现实意义。     

高铁隧道施工对文物建筑影响的评估方法研究

高铁隧道施工普遍采用暗挖盾构法,高铁隧道遇到下穿文物建筑情况时,施工过程势必造成地表沉降,进而可能使文物建筑发生不均匀沉降,若文物建筑倾斜过大,就有破坏的危险。目前,针对高铁隧道施工对文物建筑影响的评估尚无明确统一的方法,本文结合实际工程,研究了高铁隧道施工对文物建筑影响的因素,将地表沉降值和文物建筑倾斜率作为评估指标,提出了一套适用于高铁隧道施工对文物建筑影响的有效评估方法,其中沉降值可以采用工程类比法分析确定,文物建筑倾斜率可以采用国家规范进行限定,为高铁隧道施工对文物建筑影响的评估提供了实用方法。     

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。     

断层破碎带内隧道施工围岩稳定性分析

西藏自治区拉萨-林芝高等级公路松多隧道穿越松多F1主断裂和F2断层破碎带,是拉林公路的控制性工程之一。受断裂破碎带影响,隧道围岩较为破碎,隧道涌水量较大,施工及运营过程中容易发生隧道塌方、突水、突泥等地质灾害。基于该地区详细地质勘察资料,利用数值仿真模拟了松多隧道在开挖以及连续降雨情况下的隧道围岩变形破碎过程。研究结果表明:隧道开挖过程中硐腰处易发生垮塌事故,进而影响到整个隧道稳定性;连续降雨情况下导致破碎带岩土力学性质软化,从而进一步降低隧道安全。建议松多隧道在设计阶段加强地质勘察,施工过程进行地质超前预报与现场监测,确保施工安全。     

地铁隧道暗挖施工引起刚性接口管线变形的理论分析

地铁施工造成邻近管线危害及其保护是一个重要问题。研究地铁隧道暗挖施工引起管线变形有助于在保证地铁暗挖施工的同时,确保管线的变形满足管线的正常使用,为地铁隧道的安全高效施工提供技术支撑。基于Winkler弹性地基梁理论模型,分别推导出与隧道轴线平行和垂直情况下的刚性接口地下管线由于隧道暗挖施工引起的变形计算公式,结果表明:隧道直径、管隧距离、沉降槽宽度系数、管径、管壁厚、管材弹性模量、下卧岩土体弹性模量、特征系数、泊松比、地层损失率等参数是管线变形的主要影响因素。以西安地铁三号线通—胡区间施工工程为例,制定了管线变形监测方案,工程实践表明理论预测公式计算结果与实际相符。     

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。     

公路隧道坍塌灾害治理效果的GPR检测技术

以湖南省常吉高速公路度龙田隧道ZK 207+300~255坍塌地质灾害为例,详细地探讨了检测坍塌灾害治理效果的高精度地质雷达(GPR)检测技术。在综合分析和研究隧道坍塌灾害的基本情况及灾害治理措施的基础上,结合现场施工记录,采用GPR检测技术,准确地查清了塌方处理中注浆饱满度情况,检查了塌腔内是否仍存在危害隧道安全的空洞或松散体;同时,对塌方地段加密设置的钢拱架数量与间距也进行了准确的检测和判定。工程实践表明:结合隧道坍塌灾害相关资料及现场调查,GPR可以无损、快速、准确地检测隧道地质灾害治理效果和整治质量,为准确评价地质灾害治理效果提供科学依据,这对于减少工程隐患、确保工程质量、指导隧道施工具有重要的工程应用价值。     

基于GRA-SSA-Elman的隧道施工瓦斯安全性预测评价

为准确预测隧道施工瓦斯灾害,有效评估瓦斯安全,建立基于灰色关联分析(grey relational analysis, GRA)与麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)优化Elmen神经网络的隧道施工瓦斯安全性预测评价模型。首先从水文地质条件、隧道设计、煤层结构状况及施工管理四个方面考虑,遴选12个主要影响因素,采用GRA法量化分析选取的影响因素与评价对象间的关联性;然后引入SSA优化Elman模型中的初始权值和阈值建立模型,采用留一交叉验证法验证模型性能;最后为进一步验证模型性能,对选取的实例瓦斯隧道待测样本进行瓦斯灾害预测评价,同时与PSO-Elman、Elman、Fisher判别分析(fisher discriminant analysis, FDA)模型预测结果与现场实际结果对比分析。结果表明：SSA-Elman预测结果与实际工程结果一致性更高,优化后的模型精确度和稳定性更好,可操作性强,对隧道施工瓦斯安全性评估具有良好的适用性。     

近距双线盾构隧道开挖诱发地层变形演变规律及数值模拟

双线平行隧道盾构施工相互扰动作用对其诱发的地层变形分布特征和演变规律影响显著。以某地铁双线盾构隧道工程为例,考虑双线平行隧道间距与盾构施工相互作用影响,采用数值模拟和现场实测相结合的方法对双线平行隧道盾构施工引起的地层变形演变规律进行了对比分析,并提出了考虑近远距状态的双线平行隧道盾构施工地层变形预测模型。研究结果表明,双线盾构隧道施工地层竖向变形曲线由“V”形发展为非对称“W”形分布,沉降槽宽度由6D扩大为10D,地层深度越深非对称“双峰”特征越明显;地层水平变形曲线以两隧道中线为轴线呈反对称分布,两隧道间区域土体变形受施工扰动影响显著;地表沉降曲线分布随双线隧道近远距变化由深“V”形—浅“V”形—“U”形—浅“W”形—深“W”形—两独立“V”形演变,采用L cr=2CKH可作为双线平行盾构隧道近远距状态临界判据,本文提出的预测模型能较好地反映近远距状态及施工相互扰动对双线平行隧道盾构施工地层变形的影响规律。研究成果可为类似地铁隧道盾构施工变形预测与精细化控制提供科学参考。     

软土地区风井风口施工对下部既有越江隧道影响的数值分析

上海在区间隧道上方建造风井在国内尚属首例。随着人们绿色环保意识的增强,隧道通风井将会越来越多地修建在远离都市核心区的区间隧道的上方,因而研究风口基坑施工引起区间隧道位移的变化将会是岩土工程领域的又一崭新问题。本文结合上海人民路隧道风井风口基坑工程,针对是否降低承压水水位2种工况,采用M IDA S-GTS软件,对既有盾构隧道隆起进行数值模拟,从理论上量化在这2种工况下隧道的变形程度,探讨该方法的可行性,为最终选择何种工况施工提供了理论指导。实际的监测数据验证了本文方法的可行性,为今后的相关工程建设提供了一个成功范例。     

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。     

应用伺服钢支撑的邻近盾构隧道车站深基坑开挖实测分析

钢支撑轴力伺服系统作为新兴的支护体系,正逐步应用于邻近地铁隧道、周围环境复杂以及需要保护的深基坑。根据杭州某地铁超深基坑的现场监测数据,开展钢支撑轴力伺服系统对基坑开挖变形性状及邻近地铁隧道变形的控制研究。结果表明：钢支撑轴力伺服系统的应用可以使开挖阶段基坑围护结构最终位移减小率达到63%,并且在地下结构施工阶段时可以起到顶回围护结构的作用;邻近新建高楼产生的附加荷载对围护结构作用效果显著,在该条件下对钢支撑轴力伺服系统轴力调控的要求较高;普通基坑围护结构的最大水平位移对应的深度在开挖面附近,伺服钢支撑的应用会使这一深度有3～5 m左右的增加,导致其无法进行直接有效的控制;温度是伺服钢支撑轴力的最主要影响因素,每上升1℃支撑轴力会增大约20 kN;本基坑工程的开挖面位于隧道以下位置,隧道在基坑开挖阶段转向地下结构施工阶段的水平和竖向位移均有突变,总体呈现“水平拉伸,竖向收缩”的变形模式;根据文中实测数据及前人研究拟合得到伺服支撑控制下的隧道水平位移预测公式。     

分岔隧道施工对上覆建筑变形影响的评估方法与应用

针对分岔隧道下穿建筑问题,分析了房屋建筑规范标准、采煤行业标准、轨道交通经验标准以及国外标准与研究成果,提出以房屋建筑国家规范规定的建筑基础沉降与倾斜为控制指标,考虑隧道施工引起的变形增量与建筑既有变形量的总和;在变形标准确定后,提出了评估方法,首先采用Peck公式进行无建筑物时的初步判定,变形不满足规范要求时,采用刚度修正法或数值模拟法;然后利用该评估方法进行工程实例分析,结果表明,分岔隧道最大跨分岔断面隧道仰拱拉应力最大,断面上方基础沉降增量最大,仅考虑隧道施工引起的变形增量时,建筑变形满足要求,考虑建筑既有变形后则不满足规范要求,评估分析必须考虑建筑的既有变形。     

隧道施工消防物品物流组织技术的实践分析

<正>隧道施工因其具有封闭性、复杂性及高风险性等特点,一旦发生火灾,后果不堪设想。因此,科学合理的消防物品物流组织技术对于预防和控制隧道施工火灾具有至关重要的意义。消防物品物流组织技术不仅关乎消防器材、设备的及时供应和合理配置,更直接影响到火灾应急响应的速度和效率。然而,当前隧道施工消防物品物流组织仍面临诸多挑战,如物流路径规划不合理、仓储管理不规范等问题。这些问题不仅影响了消防物品物流的效率,更可能成为隧道施工安全的隐患。因此,本文旨在探讨隧道施工消防物品物流组织技术的实践应用,以期为提升隧道施工消防安全水平提供参考和借鉴。     

分岔隧道施工对上覆建筑变形影响的评估方法与应用北大核心CSCD

针对分岔隧道下穿建筑问题,分析了房屋建筑规范标准、采煤行业标准、轨道交通经验标准以及国外标准与研究成果,提出以房屋建筑国家规范规定的建筑基础沉降与倾斜为控制指标,考虑隧道施工引起的变形增量与建筑既有变形量的总和;在变形标准确定后,提出了评估方法,首先采用Peck公式进行无建筑物时的初步判定,变形不满足规范要求时,采用刚度修正法或数值模拟法;然后利用该评估方法进行工程实例分析,结果表明,分岔隧道最大跨分岔断面隧道仰拱拉应力最大,断面上方基础沉降增量最大,仅考虑隧道施工引起的变形增量时,建筑变形满足要求,考虑建筑既有变形后则不满足规范要求,评估分析必须考虑建筑的既有变形。     

沉管隧道施工前期风险综合评估模型及应用

沉管隧道施工过程面临众多不确定风险因素,在施工前期需采取合理方法评估施工安全风险等级和确定风险事件控制优先级。目前,已有隧道施工风险评估方法主要用来确定整体风险等级,缺少对风险事件重要性进行排序,不利于施工风险精准控制。基于此,该文采用模糊失效模式与效益分析(FMEA)、故障树分析(FTA)、层次分析法-数据包络分析(AHP-DEA)方法,构建了一种沉管隧道施工风险综合评估模型,该模型利用梯形隶属函数解决了专家认知中的主观和模糊不确定性量化问题,并结合模糊故障树计算了风险概率;然后,采用AHP-DEA方法计算风险的影响权重;最后,引入模糊数对传统FMEA方法进行了改进。将该模型应用于广东金光东隧道沉管段施工风险评估中,结果表明:沉管预制风险、管段沉放与连接风险、管节浮运风险和最终接头风险的RPN值均0.4,且7,风险等级为高级,须采取风险控制措施降低风险;护岸施工风险、基槽开挖风险和基础处理与回填风险事件的风险等级为中级;该模型可为沉管隧道静态风险评估提供一种合理途径。     

复杂地下环境中新建隧道侵入对桩基的力学影响

在多层多种地下结构相互作用的复杂环境中,新建隧道施工侵入到地下街群桩基础的内部,具有较高的工程风险。通过数值模拟与现场实测,重点研究新建隧道侵入过程对地下街桩位移与内力的影响。结果表明:开挖正洞下部会使与导洞初衬底板相交处的桩段弯矩急剧增大;截桩后,置于正洞上拱部衬砌中的残留桩段轴力明显减小,而衬砌的最小主应力明显增大;与不存在地铁隧道时相比,附近存在地铁隧道时的新建隧道施工引起的地下街桩基沉降会减小,应考虑第三方地下结构的作用。该研究结论可为新建隧道穿越复杂地下结构体系的灾害预防提供参考。     

考虑施工时序的隧道工作面坍塌风险分析方法与验证∗

岩石隧道钻爆法开挖过程中存在多工序交叉作业,且频繁遭遇复杂的地质环境,导致工作面坍塌事故时有发生。为分析隧道施工中工作面坍塌风险,结合 T‐S（Takagi‐Sugeno）模糊事故树与贝叶斯网络,提出了一种考虑岩石隧道施工基本事件时序性的工作面坍塌风险分析方法。广泛调研了 46 起钻爆法岩石隧道工作面坍塌事故,筛选辨识出影响工作面稳定性的 30 项致险因子与孕险环境作为基本事件,基于统计数据量化计算各基本事件的发生概率模糊子集与各节点间条件概率,构建了隧道工作面坍塌 T‐S 模糊事故树并映射为贝叶斯网络,运用贝叶斯网络的双向推理功能,计算得到各基本事件的后验概率与重要度,筛选出部分对隧道工作面坍塌影响较大的关键基本事件。随后结合隧道施工过程中各基本事件发生的时序性,通过在贝叶斯网络中逐次更新对应事件的风险状态, 得到工作面坍塌风险发生概率的时序性变化。以油坊坪隧道坍塌事故为工程实例,讨论了隧道建设中考虑施工时序的工作面坍塌风险分析的可行性与挑战,给出了岩石隧道不同施工阶段的风险管控方案与重点,为岩石隧道施工安全风险分析与管控提供了新的理论基础与技术手段。     

综合探测技术在公路隧道泥涌灾害治理中的应用

以常吉高速公路小劈流隧道泥涌灾害为例,在综合分析隧道的工程地质情况和泥涌灾害特点基础上,详细探讨了综合探测技术在泥涌灾害治理灾害发生后的探测不良地质灾害超前探测、以及灾害治理后效果检测与评估中的应用。采用TSP 203系统探测的结果与在灾害发生后的地表塌陷处和地面开裂处充电探测结果具有良好的一致性,进而可以准确的圈定泥涌灾害的规模与成因;在该类隧道不良地质体的超前探测中,结合工程地质资料,TSP 203可以较为准确的探测掌子面前方的破碎带、断层、软弱夹层;同时,采用地质雷达方法可以对泥涌灾害处理后的效果进行监测与评价。工程实践表明,综合探测技术手段对于探测不良地质灾害体,指导泥涌灾害预报,检测与评价地质灾害工程处置效果,以及指导隧道施工都具有重要的工程应用价值和现实意义。     

高海拔寒冷地区雁口山隧道安全风险评估技术研究

随着我国公路隧道的快速发展,为增强公路隧道建设安全风险意识,避免施工和运营阶段不必要的重大损失和社会负面影响,对工程进行全方面的风险评估就显得十分重要。该文以雁口山隧道为例,介绍了设计阶段的风险评估方法、风险识别及风险评价。研究认为:在采取合理的风险控制措施后,可以大大降低隧道工程建设风险,隧道总体风险水平可接受。