岩溶隧道突水灾害防治研究及优化分析

马口排隧道岩溶不良地质十分发育、复杂多变,并穿过破碎带或断裂构造破碎带,隧道施工开挖极易产生大规模坍塌,突水可能性较大。为控制突水风险,依托龙怀高速公路马口排岩溶隧道为工程背景,通过系统的实际现场地质勘察和理论分析,针对马口排岩溶隧道的岩溶发育规律进行探讨,充分考虑地层岩性、地下水位、预测突水量和人为因素等的影响,对马口排隧道岩溶段施工过程中的发生突水灾害的风险进行了分段评价。在此基础上,对不同突水风险段制订最佳超前地质预报方案,并根据预报情况优化突水灾害防治措施。经龙怀高速公路马口排岩溶隧道的应用证明,该研究可有效降低突水灾害现象发生所带来的损失,对于其他类似岩溶隧道的突水灾害防治具有一定借鉴意义。     

基于风险评价的岩溶隧道综合超前地质预报技术研究

在岩溶地区隧道施工过程中,涌水、涌泥(砂)已经成为隧道施工的第一大害。对岩溶水进行准确及时的超前地质预报,是当前岩溶地区隧道设计与施工中亟待研究与解决的关键问题。应用地质学、岩溶学理论对隧道进行地质分析,运用模糊数学模型对隧道不同段落进行突水风险评价,进行风险分级。根据各种物探方法的优缺点和对岩溶水预报的敏感性,结合综合超前地质预报方法、原则,优化了综合超前地质预报的预报方案和流程,提高了岩溶水位置探查的准确性,并在沪蓉西高速公路乌池坝隧道予以实施。施工过程中,严格实施综合超前地质预报技术:通过地质分析和模糊数学模型,把乌池坝隧道划分为具有不同地质灾害风险等级的地段,在不同风险等级地段,制定了不同的预报方案。通过实施该综合超前地质预报方案,成功预报了隧道掌子面前方的岩溶水,证实了该方案的科学性和可行性。     

谈岩溶隧道突水与防治

简要概括了岩溶的定义,从地质、气象、施工三方面,分析了影响岩溶隧道突水的主要因素,论述了岩溶隧道突水造成的危害,提出了岩溶隧道突水的预防与治理措施,为岩溶隧道突水防治提供理论依据。     

深长隧道充填型岩溶管道渗透失稳突水机制三维流–固耦合模型试验研究

 为研究岩溶地区隧道开挖过程中充填型岩溶管道受施工扰动和地下水渗流作用发生失稳突水的机制,以湖北省保康至宜昌高速公路尚家湾隧道突涌水段为工程背景,通过大型三维可视化固液耦合试验平台、水压加载控制系统以及水压环境下有较好相似度的流-固耦合岩石和充填物相似材料的研制,开展深长隧道充填型岩溶管道渗透失稳突水的大比尺三维流-固耦合模型试验,真实再现隧道开挖和水压加载过程中,岩溶管道充填物中裂隙形成–扩展–导水通道贯通–突水的全过程,通过位移、应力和渗压变化规律的分析,揭示了充填物渗透失稳突水过程的灾变演化机制。试验结果表明：(1) 施工过程中充填型岩溶管道突水是开挖扰动和高地下水位高渗透力作用诱发充填物渗透失稳的结果;(2) 充填物受开挖扰动影响比围岩更明显,变形量比围岩大20%～25%,应力释放率比围岩高30%;水压加载阶段,水头高度升高到6.0 m时,充填物位移突增50%,渗压下降速率达0.6 kPa/min,达到失稳临界状态;(3) 岩溶管道突水受其发育形态影响比较明显,其弯曲角度较大的部位是阻碍上部水和充填物突出的主要屏障;(4) 充填型岩溶管道渗透失稳突水的灾变演化过程经历四个阶段：形成离散的微小裂隙、裂隙连通形成导水通道、在渗流作用下导水通道扩展延伸、导水通道贯通形成突水路径,其中前两个阶段主要受开挖扰动影响,后两个阶段与高水位高水压的渗流作用密切相关。试验成果对突涌水机制的研究和工程中突涌水灾害的防治具有一定的指导意义。     

隧道充填型岩溶管道渗透失稳突水机制三维流–固耦合模型试验研究

为研究岩溶地区隧道开挖过程中,充填型岩溶管道受施工扰动和地下水渗流作用发生失稳突水的机制,以湖北省保康—宜昌高速公路尚家湾隧道突涌水段为工程背景,通过大型三维可视化固–液耦合试验平台、水压加载控制系统以及水压环境下有较好相似度的流–固耦合岩石和充填物相似材料的研制,开展深长隧道充填型岩溶管道渗透失稳突水的大比尺三维流–固耦合模型试验,真实再现隧道开挖和水压加载过程中,岩溶管道充填物中裂隙形成→扩展→导水通道贯通→突水的全过程,通过位移、应力和渗压变化规律的分析,揭示充填物渗透失稳突水过程的灾变演化机制。试验结果表明:(1)施工过程中充填型岩溶管道突水是开挖扰动和高地下水位高渗透力作用诱发充填物渗透失稳的结果;(2)充填物受开挖扰动影响比围岩更明显,变形量比围岩大20%~25%,应力释放率比围岩高30%;水压加载阶段,水头高度升高到6.0 m时,充填物位移突增50%,渗压下降速率达0.6k Pa/min,达到失稳临界状态;(3)岩溶管道突水受其发育形态影响比较明显,其弯曲角度较大的部位是阻碍上部水和充填物突出的主要屏障;(4)充填型岩溶管道渗透失稳突水的灾变演化过程经历4个阶段:形成离散的微小裂隙、裂隙连通形成导水通道、在渗流作用下导水通道扩展延伸、导水通道贯通形成突水路径,其中前2个阶段主要受开挖扰动影响,后2个阶段与高水位高水压的渗流作用密切相关。试验成果对突涌水机制的研究和工程中突涌水灾害的防治具有一定的指导意义。     

三峡库区典型岩溶隧道突涌水灾害防治与应用

三峡翻坝高速公路沿线水文地质条件极其复杂,岩溶不良地质十分发育,隧道施工突涌水风险极高。为控制突涌水风险,经过大量工程实践,依托三峡翻坝高速公路,提出一套高风险岩溶隧道突涌水防治体系。首先,通过岩溶水文地质调查方法,分析地层岩性、地形、地貌等信息,揭示区域岩溶发育特征和补排通道,并对降雨量、水流流量等数据进行长期观测,确定区域岩溶水的补径排特点;然后,通过分析突水风险孕险环境与致险因子,结合施工工程动态信息,对隧道突水进行动态风险评估,提出并成功实施一种基于隧道施工风险评估的超前地质预报体系;最后,根据综合超前地质预报结果,对突水治理方案进行动态优化设计,确定治理区段与治理方案,并在施工过程中进行开挖、支护和注浆的质量控制。经三峡翻坝高速典型岩溶隧道鸡公岭隧道的应用证明,该体系可有效规避大型突涌水等地质灾害,可为三峡库区和清江流域内其他工程所借鉴,具有广泛的应用前景和工程实用价值。     

复杂岩溶地区隧道涌水预测方法研究

 岩溶地区隧道地下水涌水预测方法和理论是长期以来难以突破的水文地质难题。基于我国岩溶地区隧道突(涌)水实例分析,从岩溶蓄水模式角度揭示岩溶区易发生涌水的构造机制,指出当前地质超前预报手段在涌水预报方面存在的问题。就岩溶地区隧道涌水量的预测理论研究现状,系统分析各预测方法的优缺点和适用条件。对不同含水地质构造的岩溶区进行划分,提出相应较合理的隧道涌水量预测方法,并结合工程实例验证其可行性。所得结论可为岩溶隧道涌水的预测研究提供借鉴。     

白涛隧道施工风险评价与突水灾害防治技术研究

在我国西南山区,修建隧道工程常会遇到岩溶和不良地质条件,施工中经常出现无法预料的地质灾害,如突水、突泥、坍塌等,造成极大的安全隐患。以重庆市白涛隧道为工程背景,通过系统地补充地质调查和地质分析,探讨了隧道的岩溶发育规律,综合考虑岩组岩性、地质构造、地下水位等因素,对隧道岩溶突水、突泥的风险进行了分段评价,初步提出了岩溶隧道四级风险评价体系,在风险分级的基础上,对不同风险段超前地质预报方案进行了设计,并根据预报情况制定灾害防治措施,该研究对于高风险岩溶隧道的灾害防治具有一定的意义。     

岩溶隧道突水防治对策研究

在隧道工程中,经常性遇到岩溶地质等不良地质,在施工时极易出现突水、突泥及坍塌等现象,具有较大的潜在隐患。基于此,首先分析了隧道突水的类型,并在此基础上分析了岩溶隧道突水灾害发生的影响因素,并详细分析了防治技术,以期能为其他岩溶隧道工程突水防治提供参考借鉴。     

岩溶裂隙水与不良地质情况超前预报研究

在岩溶地区隧道施工过程中,经常遇到突水、突泥等无法预料的地质灾害,给施工安全带来了重大灾难和无法估计的经济损失。为了保证岩溶隧道施工安全,对岩溶裂隙水与不良地质体的发育情况进行准确及时的超前预报,是当前岩溶地区隧道设计与施工中亟待研究与解决的关键问题。首先,对隧道建设过程中岩溶裂隙水与不良地质情况超前预报和综合预报体系的研究现状进行详细的介绍,指出岩溶裂隙水与不良地质情况超前预报中存在的主要问题,总结隧道建设过程中地质缺陷超前勘探方法和高压大流量岩溶裂隙水超前预报方法;然后,重点介绍TSP超前地质预报系统探测溶洞、陆地声纳法探测断层、地质雷达探测地下水和红外探水法探测岩溶裂隙水等工程实例。最后,总结预报各种不同地质体的有效方法和将要开展的研究热点和难点,并对下一步所要开展的工作进行深入探讨,对我国在岩溶裂隙水和不良地质体探查的理论和技术创新方面给予一定的帮助和指导。