季节变动带内岩溶隧道涌突水危险性评价

季节变动带内岩溶隧道,枯水季节隧道涌水主要由含水层中的静储量以及地下暗河的枯期动储量构成,丰水季节由静储量及洪水期地下暗河动储量构成。由于降雨通过地表的洼地、落水洞迅速补给地下暗河,涌突水的剧增将对隧道施工带来极大的危害。因此,季节变动带内岩溶隧道涌突水危险性评价尤显重要。本文以滇东高原某岩溶隧道K5+850~K10+800段为例,根据段内枯水期稳定涌水量和雨季最大涌水量预测结果和岩石的可溶性(K₁)、地质构造因素(K₂)、地表汇水条件(K₃)、地下水化学特征(K₄)、隧洞埋深与地下水位的关系(K₅),分别进行了涌突水危险性评价。最后以段内地面暴雨前后实际涌水量变化验证涌突水危险性评价结果。     

采煤工作面过封闭不良钻孔涌水量预测研究

封闭不良钻孔是诱发煤矿突/涌水事故的潜在突水通道之一。采掘期间，揭露沟通上、下部含水层的不良钻孔，存在较大突水隐患。当前研究集中于封闭不良钻孔防治水措施，而忽略了钻孔涌水量预测研究。为此，在分析不良钻孔导水性和概化钻孔结构模型的基础上，建立“含水层—井”模型，预测工作面上覆采空区积水通过钻孔的涌水量；基于含水层厚度有限的承压水非完整井理论，预测底板承压含水层通过钻孔的涌水量；最后，基于谢才公式预测钻孔最大涌水量，并成功应用于灵新煤矿061405工作面3个封闭不良钻孔的涌水量预测中。结果表明：404#、506#、1#钻孔的上覆采空区积水正常涌水量分别为15.64m³/h、18.67m³/h、21.68m³/h,最大涌水量均约为145m³/h;不同时段(1998年和2018年)含水层平均厚度和最大厚度条件下，506#、1#钻孔底板承压含水层正常涌水量在15.51～25.06m³/h,最大涌水量约为137 m³/h。     

大广高速紫荆山隧道岩溶水系勘测及涌水量预测

以大广高速紫荆山隧道为例,综合采用钻探、遥感、大地音频电磁和浅层地震折射物探等技术勘测隧道基岩及其风化情况、断层破碎带的位置、隐伏岩溶及洞穴的空间分布和充填情况,分析隧址区岩溶发育特征及可能突涌水位置。在此基础上,采用多模型方法预测隧道正常与最大涌水量,并与现场实测值进行了对比,最大涌水量预测误差为19.4%,表明所采用的勘测手段及涌水量预测方法的有效性,可为类似岩溶隧道工程的突涌水灾害预防提供参考和指导。     

桃山隧道工程涌水突泥段地质探讨

通过地质调查、钻探结合物探、隧道洞内现场踏勘等勘察手段对桃山隧道DK0+160～DK1+720段进行了勘察,综合分析了隧道涌水突泥段的地质,并采用降水入渗系数法、地下径流模数法和地下水动力学法分别计算了隧道最大涌水量,以减少可能存在的隧道特大涌水对工程施工的影响,在应对突发事件时能及时采取有效的措施。     

西南某岩溶隧道涌水量预测的应用研究

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。基于我国西南地区岩溶发育特点,从陆地水文学入手,结合工程实例,提出利用流域水文模型法与回归分析法预测岩溶隧道突(涌)水问题,并利用分析结果提出隧道施工进出洞水文地质预警条件,对岩溶隧道施工过程中涌水量的预测具有一定的指导意义。     

论鸡面山隧道改造工程水文地质勘察分析

本文根据鸡面山隧道工程的水文地质勘察资料,分析评价了其地质构造、地下水的发育、地表水的发育、地下水及地表水的补给等水文地质特征,并采用径流模数法预测了隧道的正常涌水量和最大涌水量。预测结果表明,隧道的正常涌水量和最大涌水量分别为860m3/d和1283m3/d,由此确定了隧道全线属贫富水区段、构造带段属弱富水区段,进而提出了隧道的施工建议,供同行参考。     

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。     

龙潭隧道F2断层处涌水突泥机理及治理研究

在岩溶地区深埋长大隧道的施工过程中,当隧道穿越断层、岩溶发育地段和富含水区域时,容易发生涌水、突泥等事故,给施工安全带来极大威胁。龙潭隧道属于深埋特长岩溶隧道,施工期ZK72+205~ZK71+940段断层溶蚀带发生了四次涌水突泥事故,针对这四次事故,基于该段地层的岩溶发育规律,从地质学角度系统地分析了涌水突泥机理。分析得到:具有丰富补给来源的地下水、松散的岩溶洞穴堆积物给涌水突泥创造了必要条件,一经开挖扰动,事故一触即发。基于涌水突泥机理的分析结果,合理选择了超前小导管挤压劈裂注浆、负压排水、长管棚注浆、前进式分段高压注浆等治理措施,成功穿越了该段,完成了贯通,所得结论对类似工程具有一定的借鉴意义。     

岩溶隧道运营期突涌水综合处治方法研究

江西南石壁隧道岩溶区段在运营期间多次发生突涌水病害,严重威胁隧道稳定及行车安全。为根治岩溶区隧道运营期突涌水问题,总结了南石壁隧道历年突涌水病害特征,结合岩溶水分布信息,建立了衬砌结构力学模型,揭示了隧道运营期间的突涌水机理,并提出了岩溶隧道运营期突涌水综合处治方法。     

中卫-贵阳天然气联络线长江隧道穿越水文地质特征及涌水量预测

以中卫-贵阳天然气联络线长江隧道穿越为例,介绍了河流隧道穿越水文地质调查与涌水量预测的基本方法。通过分析研究区地下水类型、补给径流排泄条件、水体化学特征,查明了隧道穿越区水文地质特征;通过野外抽、压水实验,确定各层的渗透系数,分别利用古德曼经验公式、裘布依理论公式、佐藤邦明非稳定流公式与狭长水平廊道法对隧道涌水量进行计算,综合预测隧道的正常涌水量与最大涌水量。预测隧道正常涌水量为3514.43m3/d,最大涌水量为37453.51m3/d。最后提出长江隧道穿越进一步设计与施工的建议。     

复杂条件下长大隧道涌水预测 及其对环境影响评价

 隧道涌水不但影响施工进度、施工费用、稳定和安全,也会引起地下水位的下降。由于环保意识的增强,对隧道涌水控制已成为隧道设计、施工和建设的重要部分。考虑降雨补给、真实三维地形、隧道埋深及时空开挖对隧道涌水的影响,利用地理信息系统(GIS)和FLAC3D对日本九州地区新干线筑紫隧道涌水及其对地下水位的影响进行分析。首先利用GIS中的水理分析将所研究的筑紫隧道周围区域划分为若干个小的流域,对每一个小流域利用tank模型进行降雨渗透分析;然后利用数值三维模型对隧道开挖阶段和使用后的涌水及其对地下水位的影响进行时空预测和分析。     

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。     

圆梁山隧道岩溶突水特征分析

通过统计分析圆梁山隧道5 个深埋充填型溶洞的突水情况、涌出物介质,并结合溶洞涌水量和地表降雨量的关系对比,以及连通性试验和水质分析,总结归纳了圆梁山隧道岩溶的突水特征、岩溶类型和岩溶水动态特征。     

鹰嘴岩隧道进口岩溶涌水原因分析及治理

岩溶涌水从隧道周边围岩沿其运移通道流入隧道内,易发生突水突泥事故,威胁施工人员和机械设备的安全。鹰嘴岩隧道进口岩溶涌水段在分析隧道涌水原因的基础上,按照因地制宜,综合治理的原则,根据设计文件有关资料及现场实际情况,采用"以堵为主,限量排放,堵排结合"的治理方案,经历几次强降雨,该段衬砌安全。     

基于流固耦合分析的富水隧道外水压力与限量排放标准研究

隧道衬砌结构外水压力和限量排放标准是岩溶山区隧道工程建设关注的焦点。以某富水隧道为依托,借助FLAC~(3D)软件通过流固耦合数值分析,对富水隧道衬砌结构合理的外水压力取值和限量排放标准进行研究。分析了围岩无注浆条件下隧道外水压力随排水量的变化规律,进而提出了基于结构安全的隧道外水压力取值和地下水排放标准,同时分析了围岩注浆条件下隧道外水压力随注浆圈厚度和地下水排放量的变化规律,提出不同注浆厚度条件下地下水排放标准和合理的注浆圈厚度取值。     

基于生态约束模拟评价浩勒报吉水源地的地下水可开采量

浩勒报吉水源地位于内蒙古自治区鄂尔多斯市,通过集中开采白垩系砂岩地下水用于给工业项目供水。大规模开采地下水若干年后,周边出现了湖泊萎缩、乔木枯萎现象,对生态环境产生了不利影响,水源地因此被关闭。本文考虑植被、湖泊的生态保护目标对地下水位降深进行约束,建立区域尺度三维地下水流模型,重新评价了水源地的可开采资源量,优化了群井开采布局方案。根据生态水文地质调查分析,确定湖泊生态保证率应达到80%、植被生态保证率应达到80%~90%。模拟结果表明,浩勒报吉水源地的可开采量应为2.7万m³/d,在当地民井的用水需求之外,可供工业用水集中开采的地下水量为2.1万m³/d,低于以往的评价值。     

深层隧道排水系统中深隧泵站的设计与优化

武汉市大东湖核心区污水传输系统工程采用深层隧道排水系统,隧道末端为北湖深隧泵站,其设计规模为100×10⁴m³/d,为压力流泵站,地下深度为46.35 m,净提升高度为16.1~22.4 m。泵组采用6台离心泵(4用2备),单泵流量Q=2.79~3.87 m³/s,水泵扬程H=196.3~304.4 k Pa。在北湖深隧泵站的设计过程中,采用了计算流体动力学(CFD)模拟分析、物理模型试验、水锤分析及结构振动分析等方法,并根据分析结果对其设计方案进行了优化。     

不考虑开挖扰动影响的隧道涌水量预测模型试验研究

 采用大型施工及运营期矿山法隧道渗流模型试验系统,在不同的注浆圈和初衬渗透系数下,不考虑隧道开挖的扰动影响进行涌水量预测,并以Visual-modflow软件进行数值建模分析,结果表明：两者涌水量结果和规律基本吻合,随注浆圈或初衬的渗透系数减小,其试验平均涌水量值均呈非线性下降,各工况单次试验测试值的离散性也逐渐减小,而降低注浆圈渗透系数对涌水量的影响更为明显;改变注浆圈渗透系数,各工况连续采集涌水量结果呈先减小后增大至逐渐平衡的趋势,而改变初衬渗透系数则呈现涌水量逐渐减小直至平衡的趋势;非扰动开挖使地下水向隧道内汇集,隧道周围水力坡度明显增大,等水位线分布密集,掌子面附近等水位线沿隧道开挖方向凹陷;完善的防水体系(初衬及注浆圈)对保持地下水稳定起到显著作用,可有效减弱局部水力联系,减小渗流影响范围,地下水降幅也明显减小。研究方法及成果对类似工程设计和施工具有一定的指导作用。     

Some geological and geotechnical factors affecting the performance of a roadheader in an inclined tunnel

The factors affecting the performance of 90 kW-shielded roadheader is investigated in detail in a tunnel excavated for Nuh Cement Factory. The first part of the tunnel is horizontal and the second part is inclined with 9° and excavated uphill. Tunnel passes through a formation of the Upper Cretaceous age with nodular marl, carbonated claystone, thin and thick laminated limestone. Water ingress changes from 0 to 11 l/min. In six different zones it is found that the rock compressive strength changed from 20 to 45 MPa, tensile strength from 1 to 4 MPa, specific energy from 11 to 16 MJ/m³, plastic limit from 15% to 29%, liquid limit from 27% to 43% and water absorption from 4% to 18% in volume.

Detailed in situ observations show that in dry zones for the same rock strength the inclination of the tunnel and the strata help to increase the instantaneous cutting rate from 10 to 25 solid bank m³/cutting hour. The effect of water on cutting rate is dramatic. In the zones where the plastic limit and the amount of Al₂O₃ is low, instantaneous cutting rate increases from 34 to 50 solid bank m³/cutting hour with increasing water content from 3.5 to 11 l/min. However, in the strata having high water absorption characteristic and high amount of Al₂O₃, cutting rate decreases considerably due to the sticky mud, causing problem to the cutterhead. Excavation, muck loading and support works are performed separately due to safety concerns in the wet and inclined sections which reduced the machine utilization time from 38% to 8%. The information gathered is believed to form a sound basis in contributing the performance prediction of roadheaders in difficult ground conditions.