外源补给型岩溶管道系统特征及隧道涌水条件研究——以利咸高速楼门隧道为例

为更加科学地预测岩溶隧道发生管道型突水时的涌水量，有效规避岩溶地区隧道施工过程中重大水害风险，以利咸高速公路楼门隧道为例，结合野外水文地质条件调查、地下水示踪试验、高分辨率降雨-流量动态监测等多种方法，通过查明研究区内岩溶管道系统地下水补径排条件、岩溶水系统边界条件，分析暗河管道的空间展布及其与楼门隧道之间的空间关系，研究了外源补给型岩溶管道系统特征及隧道涌水条件，并根据高精度暗河出口流量和降雨量观测数据，采用相关性分析法对楼门隧道涌水量进行了预测。结果表明：响水洞岩溶水系统内部发育有两条岩溶管道(Ⅰ号岩溶管道和Ⅱ号岩溶管道),楼门隧道与Ⅰ号岩溶管道在平面上相交，极有可能是隧道突涌水的主要来源；楼门隧道日最大涌水量达99 688 m³/d;建议从平、剖面上进一步优化线位，以规避重大岩溶突涌水灾害。该研究结果可为楼门隧道工程的设计与施工安全提供地质依据。     

岩溶隧道突涌水机制及安全临界条件研究

我国西南山区灰岩分布广泛、岩溶十分发育,隧道建设中经常遭遇突涌水事故.以楚大高速公路九顶山岩溶隧道为例,针对该岩溶隧道发生突涌水的断面(左幅ZK281+940),基于综合物探推测出的涌水体空间位置及规模形态,建立了概化计算模型,并采用非连续变形分析(DDA)方法对高压岩溶水作用下隧道顶板破坏、发生突涌水事故的过程进行了...     

下牙谷地岩溶内涝成因分析与治理工程方案设计

广西凤山县金牙乡下牙谷地内涝是当地危害最严重的岩溶内涝灾害之一,连续高强度降雨、封闭的地形地貌条件以及地下河管道排水不畅等是该地区岩溶内涝形成的主要原因。在综合考虑该地区具体的地形地貌和岩溶水文地质条件的基础上,提出了利用排水明涵及隧洞工程对地下河进行疏导并与上游地表水分流隧洞工程相结合的岩溶内涝灾害综合治理工程方案,其中排水明涵及隧洞工程长约500m,分流隧洞工程长约8.5km,并采用相关规范标准对排水明涵及隧洞的排水量和断面进行了初步设计,可为该地区岩溶内涝灾害治理提供依据。     

永顺隧道岩溶涌水风险性评价及地下水流量衰减过程分析

永顺隧道除进口1 km段为碎屑岩外,其余均为可溶岩段。为明确永顺隧道各路段岩溶涌水的风险级别,通过分析该隧道各路段的气象水文、地层岩性、地质构造等特征,采用隧道岩溶涌水专家评判体系对其不同路段岩溶涌水风险性进行评价,并采用地下水流量衰减的指数衰减理论分析了隧道段DK64+630～DK67+930发育的兰花洞地下暗河系统岩溶水流量的衰减过程。结果表明:永顺隧道DK64+630～DK67+930段为隧道涌水高风险路段,涌水量大于1×10~5 m~3/d,DK56+440～DK57+460段为隧道涌水低风险路段,DK57+460～DK64+630段为隧道涌水中等风险路段,DK67+930～DK68+522.27段为隧道涌水中低风险路段;通过基于GPRS通讯技术的实时在线监测系统得到的降雨量-流量-水位数据,分析了横洞及涨潮湾地区岩溶地下水流量的动态变化特征及其原因,得出兰花洞地下暗河岩溶系统具有双重含水介质的特性,既有大型的岩溶管道或洞穴,又有一般的岩溶裂隙和层间裂隙。该研究成果可为穿越暗河溶洞地区的公路、铁路隧道岩溶涌水的预测预报提供借鉴。     

基于隧道岩溶突涌水风险评价的线位比选研究——以宜涪铁路鹤峰-宣恩段为例

隧道岩溶突涌水风险是山区铁路选线阶段的重要考虑因素。以宜涪铁路鹤峰-宣恩段为例，在区域1∶1万岩溶水文地质调查的基础上，分析了该铁路段各线位方案相关的岩溶水系统特征，根据岩溶水系统特征与隧道工程的位置关系开展了隧道岩溶突涌水风险评价，并从隧道岩溶突涌水风险的影响因素出发，选取隧道穿越强岩溶含水层段占比、最大压力水头和累计最大涌水量3个定量指标，运用层次分析法和变系数法构建隧道岩溶突涌水风险综合评价指标体系，对该铁路段北、中、南3个线位方案进行了岩溶水文地质条件比选。结果表明：南线方案岩溶水文地质条件相对较好，隧道岩溶突涌水风险最低。     

基于FLAC3D模拟和强度折减法的滑坡稳定性计算

滑坡稳定性分析是研究滑坡风险、监防工程的基础。本文以万州区金金子滑坡为例,通过对滑坡监测资料的分析及滑坡计算工况的选取,建立了该滑坡三维地质模型和地下水位模型,同时采用FLAC3D软件模拟并结合强度折减法的思想对该滑坡进行了稳定性计算,并将其计算结果与极限平衡法相比较,结果表明:基于FLAC3D软件模拟与强度折减法结合的滑坡稳定性计算简单可行,计算得到的滑坡稳定性系数略高于极限平衡法;但强度折减法折减系数有待加权取值以提高精度。     

双强度折减法在高边坡稳定性分析中的应用

有限元强度折减法主要用于边坡的二维稳定性分析,两个强度指标c、采用了同一折减系数,但传统的单一折减系数不能完全反映两个强度参数各自的安全储备特点。本文在前人研究的基础上,分析了双强度折减法的原理,并通过工程实例运用传统的单一强度折减法、内摩擦角不折减只对内聚力折减、内聚力不折减只对内摩擦角折减以及内聚力和内摩擦角以不同折减系数同时折减4种方法进行了有限元数值模拟,同时对该实例中荷载作用下的高陡边坡稳定性进行了计算与对比分析。结果表明:在高陡均质岩坡中,滑面的摩阻力(即内摩擦角)在边坡的稳定性中起主要作用,且在进行强度折减分析时内摩擦角的折减系数应小于内聚力c的折减系数。     

基于博弈论组合赋权的水工隧洞TBM施工地质适宜性评价模型

为解决水工隧洞TBM施工中的地质适宜性问题,参考国内外水工隧洞TBM施工的相关实践经验,结合《工程岩体分级标准》(GB/T 50218-2014)中对围岩分类的方法,并考虑到TBM设备的运行状态,选取岩石单轴抗压强度等10个因素作为评价指标,建立水工隧洞TBM施工地质适宜性评价指标体系;评价指标的主观权重选择层次分析法确定,评价指标的客观权重选择熵权法确定,通过博弈论组合赋权法确定评价指标的综合权重;采用模糊综合评价方法,建立基于博弈论组合赋权的水工隧洞TBM施工地质适宜性多因素评价模型,并选择岭形函数确定各评价指标的模糊关系,研究各评价指标在不同的取值范围内水工隧洞TBM掘进的地质适宜性情况;将模型应用于新疆某个供水工程中,并将模型评价结果与施工现场实测数据进行了对比,结果表明:建立的水工隧洞TBM施工地质适宜性评价模型在实际工程中的应用效果较好,得到的评价结果与施工现场的实测数据相符合,从而验证了该模型的实用性和可靠性。     

复杂岩溶矿床延深水平涌水量的预测

随着岩溶矿床的延深开采,矿坑涌水量的计算成为防治水害首先要解决的难题。文章创造性地采用国外广泛采用的岩溶水衰减动态分析法,选择了我国南方复杂岩溶含水层中有代表性的重庆市红岩煤矿,将丛林采区茅口组岩溶水动力单元和该单元南大巷(标高+370 m)的茅口灰岩岩溶含水层的主要排水点-1号突水点作为研究对象,建立了该单元岩溶含水层的计算模型-衰减动态(流量和水位)方程,求出了岩溶水动力单元水均衡、地下水储量计算和矿坑涌水量预测的水文地质参数:a、T、K、S、μ、Ie,建立了该单元岩溶裂隙-管道水的水均衡方程, 根据连续观察一个水文年以上的丰富地下水动态资料,预测了红岩煤矿370 m标高以下的延伸开采水平(295- 370 m)矿坑涌水量。     

西气东输—陕京二线联络线工程岩溶区岩土工程条件分析

针对西气东输—陕京二线联络线工程山东枣庄—济南段岩溶区,采用高密度电法、探地雷达、面波及探井、钻探等多种方法和手段对其进行了系统的野外勘察和分析评价,从岩溶区域分布特征阐述了管道沿线岩溶的基本环境类型,通过对其岩土工程条件的分析评价,提出了管道安全性评价结果及不同岩溶地质灾害管道宜采取的防治措施。     

采煤影响下峰峰煤炭矿区岩溶地下水水动力环境的演变

采煤影响后的岩溶地下水,强径流区的水动力特征虽未根本改变,但仍发生了明显的变化。采煤后,岩溶水的水流速率明显变慢,水力梯度加大,含水层间水力联系加强,因溶解矿物的差异也造成了水化学场的异同。因处于煤矿开发利用的不同阶段,不同径流区岩溶水水动力特征也存有明显的差异。     

引子渡水电站建设过程中出现的主要工程地质问题及处理对策

在岩溶地区筑坝将遇到各种复杂的地质问题,文章重点介绍了贵州引子渡水电站建设过程出现的边坡稳定、溶洞涌水、诱发地震等几个主要工程地质问题及处理方法,可供其它工程借鉴和参考。     

高家坪隧道岩溶水系统识别及涌水量预测

为查明在建宜保高速高家坪隧道内ZK45+995m处突水点的补给来源以及隧道区的水文地质条件,并预测可能的涌水量,在对隧道区内岩溶发育规律调查分析的基础上,先后在隧道区开展了两次地下水示踪试验,结果查明:高家坪隧道内ZK45+995m处突水点的补给来源于隧道北侧的下埫岩溶洼地,汇水面积为0.66km2,突水点所处的岩溶管道为黄龙洞岩溶水系统的西支,为单一岩溶管道类型,地下水最大流速为341 m/d,平均流速为244m/d,地下水流速快,管道介质相当发育。根据示踪试验划分的黄龙洞岩溶水系统与干洞坪岩溶水系统边界范围,并利用黄龙洞泉长期降雨量-泉流量监测数据,采用大气降雨入渗法预测高家坪隧道ZK45+995m处突水点未来可能遭遇的最大涌水量为13 216m3/d,正常涌水量为5 940m3/d,为隧道防治水方案的制定提供了水文地质依据。     

昆仑山隧道渗(漏)水水力联系及水动力参数试验研究

隧道施工过程中经常发生隧道涌(漏)水现象,对施工或运营安全可能造成较大影响。为了从根本上治理隧道渗漏水害,首先必须详细准确了解水害的根源,即渗漏水点与地表水源之间的水力联系。对于岩溶管道水比较有效的研究方法是开展连通试验,而对于渗透性能差、水力联系复杂的基岩裂隙水地区开展连通试验是不多的, 尤其是在高纬度、高海拔、以及多年冻土地区开展隧道渗漏水水力联系试验研究尚属首次,值得进一步深入探讨研究。本文针对青藏铁路昆仑山隧道渗漏水情况,在详细调查研究基础上,采用多种形式的连通试验,对昆仑山隧道渗漏水的径流条件和围岩渗透性能进行分析,并进行渗漏水的主要水动力参数计算,为该隧道渗漏水害的治理提供了科学依据。     

西南喀斯特峰丛-洼地水力联系特征分析

西南喀斯特流域具有独特的峰丛-洼地水流特征及水力联系,本文针对陈旗小流域,根据山坡岩溶泉、洼地观测井水位、水温、水化学以及气象实测数据,利用统计分析方法,分析不同水源动态变化特征;结合电阻率层析成像(ERT)探测结果,解析山坡与洼地之间的水力联系。结果表明:反映山坡表层岩溶带作用的山坡泉对降雨响应迅速,土层覆盖厚的洼地含水层相对较慢。洼地含水层与山坡表层岩溶带水力联系呈现分段规律,反映枯期和雨季山坡侧向流、洼地降水垂向补给对洼地地下水影响程度存在差异,该研究为揭示喀斯特山区峰丛-洼地水文循环过程提供科学依据。     

基于模糊综合评判法的岩溶地区地层含水性评价--以三峡地区寒武系地层为例

为解决岩溶地区地下水非均质性所带来的获取各项参数难度较大的问题,围绕综合性指标"含水性",选取岩性、裂隙、岩溶发育程度3项评价指标,采用将模糊数学评判法与模糊层次分析法相结合的评价方法(模糊综合评判法)对岩溶地区地层含水性进行综合评价,并通过在三峡地区岩溶山区选取寒武系地层进行了方法论证。结果表明:三峡地区岩溶山区寒武系地层的含水性表现为娄山关组>水井沱组二段>覃家庙组;对于不同的地貌类型,三峡地区岩溶山区寒武系覃家庙组地层的含水性强于盆山交界区覃家庙组地层的含水性。该评价结果与实际调查情况相符,证明该评价方法具有一定的可靠性和实用性,可为后续岩溶含水系统划分提供依据,进一步服务于水资源评价。     

采矿对山西水资源破坏过程的同位素示踪研究

综合应用水文地质勘察、同位素示踪、水化学信号等研究方法,揭示采矿活动对山西水资源的破坏过程机理.结果表明:山西矿区矿坑水为Na-Ca-SO4型水,δ18O和δD为-9.34×10-3~-9.78×10-3,-66.14×10-3~-68.91×10-3,矿区矿坑水、孔隙水、河水和浅层岩溶水聚集,存在显著的补给排泄关系,矿坑水主要由浅层岩溶水、孔隙裂隙水和河水混合补给形成.采矿活动对浅层岩溶水、孔隙裂隙水以及河水的破坏甚为严重,而对深层岩溶水与水库水影响甚微,以上示踪得出结论与实际情况及物探结论基本吻合,研究可为类似矿区水资源安全利用等提供参考.     

浅析岩溶地质危害及其勘察方法

岩溶补给区、径流区、排泄区的水文地质条件不同,其岩溶发育特点及其地质危害也表现出不同的特征。本文结合典型工程实例分别介绍了岩溶补给区,径流区和排泄区的地质危害特点、类型及相应的勘察方法。     

焦作地区岩溶地下水铬(Ⅵ)污染过程研究

岩溶地下水是焦作市主要饮用水水源,受人类活动影响,局部地下水中铬(Ⅵ)浓度逐渐升高。利用氢氧稳定同位素在辨析不同水体水力联系方面的原理,结合不同水体的水化学组成,判定岩溶地下水中铬(Ⅵ)污染来源。结果表明,研究区岩溶地下水铬(Ⅵ)含量升高与粉煤灰有关,主要污染过程为含铬粉煤灰的灰水渗滤液借助凤凰山断层破碎带进入岩溶地下水G6,同时进入下游岩溶地下水G1,泉水、大气降水、河水以及土壤等不会引起岩溶地下水铬(Ⅵ)含量升高。     

标贯试验N值与土体物理力学参数的相关性分析

以武汉某地铁工程为例,通过标贯试验和室内土工试验,对地基土标贯试验指标N值与土体部分物理力学参数的相关关系进行了研究,并给出了线性拟合关系式及其相关系数。结果表明:一般性黏土和老黏土的压缩模量、内聚力及内摩擦角,砂土的变形模量、承载力、内摩擦角、剪切波速及动弹模量都与标贯击数N值成正比关系;对于不同的地层类型,其拟合精度也有所区别,而对于该工程地基土,砂土的预测精度普遍高于黏土的预测精度。