基于岩溶突涌水风险评价的隧道施工许可机制及其应用研究

 突水涌泥是岩溶隧道施工中的主要地质灾害之一,建立基于勘察、设计和施工3个阶段突水风险评价的隧道施工许可机制是减少损失和控制风险的有效途径。通过对我国近50 a岩溶隧道(洞)突涌水工程实例资料的系统收集与归类整理,分析隧道突涌水的孕险环境和致险因子,遴选出突涌水的典型影响因素作为模糊层次评估方法的影响因子,统计分析出各影响因素与突涌水发生概率和发生次数之间的隶属函数或表征关系,采用综合赋权法确定评价指标的权重,建立岩溶隧道突涌水风险模糊层次评价模型,进行隧道施工前勘察和设计2个阶段的突涌水风险预评价和施工中的动态评价。首先,据勘察资料对隧道突涌水的孕险环境进行初步评价,以确定隧道不同区段降低致险因子影响度的施工对策;然后,为检验其有效性,在设计阶段综合考虑孕险环境和致险因子进行突涌水风险的预评价;最后,在施工过程中,基于突涌水风险预评价结果的区段特征,全程动态追踪隧道揭露围岩的水文地质、力场和地球物理场等反馈信息,辨识隧道即将揭露区段突涌水风险的孕险环境和致险因子,进行突涌水风险等级的动态修正,并通过对不同风险等级区段的风险接受准则和风险控制对策的界定,实现隧道施工期突涌水风险的实时、准确和有效的风险管理,从而建立完善的基于隧道施工许可机制的施工安全风险控制体系。经三峡翻坝高速公路3条高风险岩溶隧道试运行证明,基于突涌水风险评价的施工许可机制在岩溶隧道突水预测与灾害控制方面具有明显作用,其分析结果相对准确可靠,具有广泛的应用前景。     

山岭隧道穿越构造破碎带时的坍塌风险评价研究

山岭隧道修建于崇山峻岭之中,由于其复杂的地形地貌和地质条件,施工过程中坍塌、突泥、涌水等地质灾害频发。为了防灾减灾,均需要进行施工过程中的监控量测和超前地质预报工作,但是施工过程中针对具体灾害的潜在危险性和危害性的风险辨识和评估工作仍有重大工程价值。采用模糊综合评价法对增坂隧道构造破碎带的塌方风险进行分析,详细阐述该方法的应用,为隧道穿越构造破碎带时施工风险性做出定量分析,对指导施工具有重要经济意义和安全意义。     

山岭隧道穿越断层破碎带突发涌水机理分析

断层破碎带除了围岩破碎、稳定性差以外,还常常会赋存大量的地下水,因此隧道穿越断层破碎带施工时经常会面临突泥涌水的危险.东天山隧道位于天山山脉高海拔山区,进口段地表为国家森林保护区,在穿越F1断裂带时突发涌水灾害,详细分析了掌子面涌水情况,包括涌水量、水质和隧道结构变形,结合对F1断裂带区域地表水系分布、地下水类型及地下...     

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。     

山岭隧道施工阶段涌水量预测及其方法合理性分析

文章以邢汾高速公路康家楼隧道为科技示范工程为背景,结合康家楼隧址区域水文地质及施工资料,对保护水资源、山区生态环境进行评估。采用Visual Modflow有限差分软件构建合理的隧址区数值模型,在充分了解地下水的补给﹑径流和排泄条件下,研究隧道穿越断层时地下水水渗流场分布规律及隧道涌水量,并对比分析几种常用的隧道涌水量预测方法的合理性。     

基于风险动态评估与控制的岩溶隧道施工许可机制

翻坝高速鸡公岭隧道穿过 寒武系石龙洞组 强岩溶含水层,地下水位高于 隧道底板 约 150~200 m ,施工中 极易发生 大型 突水突泥灾害。为控制施工风险, 研究了隧址区岩溶发育特征,突水突泥风险孕险环境、致险因子、动态管理与控制方法, 建立 了基于综合赋权专家评分法的初步评估、二次评估与动态评估模型, 首次提出并成功实施了一种基于隧道施工风险动态评估的风险控制新机制：施工许可机制。 该机制不仅可在岩溶隧道施工风险控制过程中应用,对于其他类型隧道与工程施工风险控制亦有借鉴意义, 已成功应用于翻坝高速鸡公岭隧道突水突泥施工风险控制,并开始应用于宜巴高速隧道施工中,岩溶、软岩大变形、塌方等灾害风险控制。     

隧道施工下穿建筑物注浆抬升机制及预测研究

 在分析建筑物沉降恢复特点的基础上研究注浆抬升机制,提出地层充填密实、止浆围护形成、抬升力形成及建筑物结构抬升的四阶段作用模式,并相应总结建筑物稳定抬升的施工技术要点。采用数值模拟方法对厦门市成功大道工程隧道穿越104#,105#试验楼注浆抬升进行预测分析,得到建筑物单次抬升量为2.1～3.7 mm,且不同抬升力和围护刚度对抬升效果具有显著影响,适当增大抬升力和围护刚度对抬升有利,但其作用有限。工程现场试验结果表明,注浆抬升是反复对地层劈裂–充填–再劈裂的过程,当注浆压力达到0.7～1.0 MPa时楼房即开始出现明显抬升,且单次最大抬升量为2.2～3.1 mm,这与数值分析预测结果基本吻合。所得结论有助于科学认识城市隧道及地下工程安全性控制的内涵,并可为类似工程提供一定的参考和借鉴。     

基于数据挖掘的隧道围岩变形响应预测与动态变更许可机制

隧道作为一个完整的系统工程,其已开挖段所揭露岩体的特征信息及其变形数据往往未被有效利用,而这恰恰是对该隧道后续施工有实际指导意义的。为此,基于数据挖掘理念,充分利用已开挖段揭露围岩的先验分布信息,基于高斯过程回归理论(GPR),构建同一设计围岩等级区间段内岩体自然属性与变形间的映射模型,实现对当前掌子面围岩变形收敛值的响应预测。以此作为隧道施工工法变更与否的先导判据,综合超前地质预报解译数据、现场围岩亚级分类结果以及初期勘探资料等多源异构信息,进行围岩稳定性状况的交互式耦合分析,进而构建了隧道变更的动态评估决策与施工许可机制,以实现隧道开挖工法与支护参数的动态调控。此外,利用揭露围岩信息的概率分布统计,耦合GPR与Monte Carlo算法,对隧道设计等级区段内围岩变形的整体失效概率及可靠性评估进行了尝试性探索。     

预测隧道涌水量的方法

在编制《铁路工程水文地质勘察规范》 (TB1 0 0 49- 96 )中 ,我们搜集到一些国家关于预测隧道涌水量方面资料。经室内研究、现场调查和实际对比 ,选择了 9种比较适合我国情况的方法。在这些方法中 ,有的已被规范采纳 ,有的仍然在探讨中。     

复杂隧道围岩安全性及其评价方法

 在对国内外现行隧道围岩分级方法分析的基础上,指出了其在隧道工程设计和安全性控制,尤其是复杂围岩控制设计方面存在的突出问题,认为现行的隧道围岩分级概念模糊,难以适应复杂多变的地层条件和较为严苛的环境控制要求,尤其是对稳定性较差的复杂围岩条件缺乏有效的指导作用。从隧道围岩控制的宗旨出发,提出了隧道围岩及其支护系统安全性的概念,明确了其科学内涵和表征方法;重点对于不具备自稳能力的复杂围岩安全性进行了研究,建立了隧道围岩安全性的分析模型,提出了隧道围岩安全性分析中应考虑围岩预加固效果的必要性及其评价方法;基于隧道围岩尺度效应和地层结构效应(时间效应)的分析,建立了围岩尺度响应的表述方法,同时从细观结构层面分析了不同地层结构形式对安全性的影响关系;结合“支护–围岩”动态作用关系的分析,建立了极不稳定地层条件下复杂隧道围岩安全性的评价指标体系,将围岩超前变形、超前破坏和地层加固有效性作为核心评价指标,形成了包括9项基础指标的评价体系,并提出了安全性的分级方法。最后介绍了隧道围岩安全性的分级方案的工程应用。     

隧道穿越断层破碎带震害机理研究

首先对汶川“5.12”等各次大地震中跨越断层破碎带隧道震害进行了资料调研,然后通过振动台模型试验及数值计算对跨断层破碎带隧道的动力响应进行了研究,研究内容主要包括围岩与隧道结构的加速度响应特性、地层变形及衬砌结构内力分布规律等。分析结果表明：震害调研结果、振动台模型试验和数值模拟结果有较好的吻合性,穿越断层破碎带隧道在地震中易于产生破坏;隧道断层带段围岩有较大的加速度响应特性,加速度响应在断层接触段不连续;地震过程中断层带段隧道结构对地层具有明显的追随性和依赖性;断层带隧道错动破坏主要由断层带隧道围岩与较好段围岩位移不同步性而造成的位移差值引起,且位移差值与断层带和隧道较好围岩类型有关;隧道断层破碎带段与较好围岩段衬砌结构横断面具有基本相同的内力分布规律,衬砌内力在共轭45°方向最大,但断层破碎带段衬砌具有最大的内力峰值,更易于在地震过程中产生破坏等。以上成果对于合理认识跨越断层破碎带隧道的地震响应特征具有重要意义,可为隧道实际工程设计和施工的抗震设防提供宝贵的基础资料。     

基于硬脆性岩体剥落性状的初始地应力场评估

处于高地应力环境的硬岩工程,由于开挖扰动导致围岩应力环境变化,进而发生脆性剥落破坏。线性工程沿洞线地应力场分布受到各种因素的影响,判别沿线地应力分布规律对于施工安全和衬砌支护设计具有重要意义。在介绍初始地应力分布统计规律的基础上,对地下洞室轴线与初始地应力场排布不同组合情况下,围岩二次应力场及偏应力分布规律进行了模拟研究。基于硬脆性岩石破坏准则,推导了考虑硬脆性围岩破坏宏观表征的洞轴平面初始应力场求解公式,对所推导的公式进行了工程验证,结果比较吻合。研究结果可为深埋硬岩隧道工程初始地应力场量值判别及工程支护设计提供一定的借鉴和参考。     

公路工程施工安全风险评估的网络分析法研究

公路工程项目的施工安全风险因素多而复杂,不仅难以量化且他们之间又存在相互关联、相互影响的关系。针对此问题,结合项目分解结构(WBS)和风险分解结构(RBS)的方法对公路工程施工安全风险因素进行识别,建立了多准则、多层次的风险因素ANP结构模型,并详细的阐述了模型的算法。最后,以某高速公路为例,应用此方法,借助SD软件具体计算风险因素的权重,分析结果能够为采取进一步的风险控制措施提供必要的资料依据,也可为其他同类工程提供借鉴。     

基于不完全拱效应的隧道预处理机制与计算方法

 隧道开挖中,掌子面–超前核心土的变形同样会使其周围产生拱效应,但该种拱效应不同于后方已开挖区域周围的拱效应,称之为不完全拱效应。不完全拱效应的发挥与预收敛变形和挤出变形有很大的关系,基于不完全拱效应提出了超前核心土周围围岩压力的计算公式,此公式与太沙基公式的不同在于考虑了预收敛变形对围岩压力的影响,并在黏性土的推导中考虑了非垂直滑移面效应,假定破裂面与垂直方向存在夹角 。算例分析显示,随着预收敛变形的增加拱顶土压力的变化可分为近线性快速下降、缓慢下降及稳定阶段,计算土压力随内摩擦角、埋深比及黏聚力的增大而减小,且在黏性土中随破裂面倾角的增大而增大。在此基础上,推导了计算基于新意法的超前核心土加固参数的理论计算公式,结合算例验证了理论公式的适用性,该公式计算简单,便于理解,可用于新意法的初步设计阶段。     

基于支持度的隧道围岩质量分级组合评价方法

针对基于漂移度的隧道围岩质量分级组合评价方法存在漂移度参考对象不一致,计算结果不可比问题,引入支持度概念作为各基础评价方法权重计算的依据。首先,从相似度和差异度两个方面建立新的支持度数学定义,避免了传统支持度公式仅考虑差异度的缺陷。其次,以整体数据对每种基础评价方法评价结果的综合支持度作为权重计算综合评价结果,从而建立了隧道围岩质量分级的新型组合评价方法,该方法不仅可以解决不同基础分级方法评价结果的非一致性问题,更重要的是其解决了漂移度概念下参考对象的不一致问题,使得权重结果更客观实际,理论基础更加坚实。最后,通过工程实例分析,表明了该方法的合理性与可行性。     

政府投资项目“代建制”存在问题与对策研究

项目代建制作为政府投资管理制度的一项重大变革,在充分利用有限资金的利用效率,提高项目管理效率,促进社会经济发展等方面具有重要意义。然而项目代建制实施过程中的也存在一些问题。本文针对代建制实施过程中存在的问题作出初步的研究,并从法律法规、代建单位、代建工程合同、招投标制度等因素入手,提出相应的完善与发展代建制的若干建议。