地质雷达在恒山南北麓次级隐伏断层探测中的应用

大西高铁在山西忻州下官院和山西朔州王化庄之间设置恒山隧道,为研究恒山南、北麓断裂及次级断裂活动对隧道安全的影响,在隧道进口下官院、出口王化庄用地质雷达对断裂进行探测,最终确定3个活动断层断点,为评价断裂活动对隧道地震危险性提供了基础性资料.     

隧道洞口浅埋段和断裂黏滑段抗震设计计算方法及试验研究

以汶川地震隧道震害为研究背景,结合我国公路和铁路隧道抗震设防现行规范及抗震设计的现状,对目前我国隧道抗震设计中亟待解决的问题(山岭隧道洞口浅埋段地震动峰值加速度确定方法、洞口浅埋段纵向和断裂黏滑隧道抗震设计计算方法、断裂黏滑隧道减震技术)进行研究,主要研究成果有:(1)建立基于地形效应的山岭隧道洞口段地震动峰值加速度确定方法。首先,通过对汶川地震隧道洞口段震害基础资料和文献调研资料进行理论分析,确定影响山坡基岩覆盖层地震动峰值加速度传播规律的主要影响因素(山坡地形地貌、覆盖层及地震波参数等),采用单因素分析方法,揭示各主要影响因素对山坡基岩覆盖层地震动峰值加速度传播的影响规律;然后,通过系统分析各主要影响因素对山坡基岩覆盖层地震动峰值加速度传播的影响规律,采用包络线数值分析技术,探明地形效应的影响规律,初步构建基于地形效应的山岭隧道洞口段地震动峰值加速度确定方法。最后;采用三方向、六自由度大型振动台开展动力模型试验研究,选取代表性工况(坡率1∶2)为研究对象,输入标准化后的7,8,9度汶川地震卧龙测站地震波(经相似比转换)进行试验。通过对试验数据的整理分析,对之前研究进行检验并修正,最终建立基于地形效应的山岭隧道洞口段地震动峰值加速度确定方法。(2)建立隧道洞口浅埋段纵向和断裂黏滑隧道抗震设计计算方法。基于反应位移理论的基本原理,结合隧道洞口浅埋段纵向和断裂黏滑隧道结构特性的分析,分别采用弹性地基梁和壳单元模拟隧道洞口浅埋段和断裂黏滑段隧道结构,通过理论推导,建立隧道洞口浅埋段纵向和断裂黏滑隧道抗震设计计算方法。通过动力时程法对其进行检验,理论解均比数值解偏大,幅度小于20%,故隧道洞口浅埋段纵向和断裂黏滑隧道抗震设计计算方法在计算精度、结构设计安全方面符合隧道结构抗震设计的要求,可为隧道洞口浅埋段纵向和断裂黏滑隧道抗震设计提供参考。(3)研究断裂黏滑隧道减震技术。针对断裂黏滑隧道的震害特点,成功试制倾斜正断裂倾向错动试验箱,并对采用减震缝或减震层的6种减震方式(不设抗减震措施;初支不设抗减震措施,二衬设减震缝,间距为9,12 m;初支和二衬交错设减震缝,间距为12 m;减震层厚度为10,20 cm;初支和二衬交错设减震缝,间距为12 m,减震层厚度为10 cm)进行静力黏滑错动模型试验研究。试验结果表明:初支和二衬交错设减震缝(间距12 m)与减震层(厚度10 cm)共同施设工况、初支和二衬交错设减震缝(间距12 m)工况和二衬设减震缝(间距12 m)工况的减震效果相差不大,从施工方便性、经济性考虑,推荐使用二衬设减震缝(间距12 m)的减震方式。     

西安—安康铁路秦岭Ⅰ线隧道北口TBM施工概述

西安－安康铁路的秦岭隧道是我国目前在建的最长的铁路隧道,位于西安市以南约45km处,在青岔车站与营盘车站之间。采用TBM施工的秦岭I线隧道全长18．46km,北洞口线路高程约870m,南洞口线路高程约1025m,隧道两端高差约155m。由西安端进洞后约14．7km范围内为11％。的上坡,最后3．2km以3％。的下坡出洞。秦岭隧道地处北秦岭中山区,隧道最大理深约1600m,埋深超过1000m的地段长约3．8km。秦岭为黄河与长江的分水岭,北坡地形陡峻、谷深流急,秦岭隧道穿越地段地质条件十分复杂,有高地应力、若爆、地热、断裂带涌水、围岩失稳等不良地…     

汶川地震公路隧道洞口结构震害分析及震害机理研究

通过对汶川地震公路隧道震害调查资料的统计分析,对隧道洞口结构进行了震害分析,结果表明：洞外结构受次生灾害影响较大,地震惯性力影响明显;硬岩洞口段隧道结构基本无破坏,软岩洞口段隧道结构震害较严重。通过三维有限差分数值模拟计算和现场典型震害分析,研究了公路隧道洞口结构的震害机理。探明了洞外结构震害机理,即洞外结构受次生灾害影响较大,震害的主要原因是地震惯性力,洞门墙结构和基础设计不合理以及隧道洞口所处位置也是影响洞外结构震害的重要因素。探明了洞口段隧道结构震害机理,即正穿坡面洞口段隧道结构存在软硬围岩交界面时,其附近软岩内隧道结构受较大强制位移作用;正穿坡面洞口段隧道结构覆盖层为软岩时,震害的主要因素是地震惯性力。研究成果对公路隧道洞口结构的抗减震技术有着重要的意义。     

唐家山隧址区工程地质特征及不良地质作用研究

唐家山隧道位于北川—映秀大断裂的北西侧,该地区工程地质条件复杂,地震活动较频繁,隧址区地面多处滑坡。本文在岩土工程勘察及地质灾害评估的基础上,对该隧址区的地质构造、地层岩性和水文条件进行了研究,分析了该区域不良地质作用及其对隧道工程的影响,对隧道的施工过程提出了相应的处理措施建议。     

唐家山隧址区工程地质特征及不良地质作用研究

唐家山隧道位于北川—映秀大断裂的北西侧,该地区工程地质条件复杂,地震活动较频繁,隧址区地面多处滑坡.本文在岩土工程勘察及地质灾害评估的基础上,对该隧址区的地质构造、地层岩性和水文条件进行了研究,分析了该区域不良地质作用及其对隧道工程的影响,对隧道的施工过程提出了相应的处理措施建议.     

嘎隆拉隧道洞口段地震响应大型振动台模型试验研究

 洞口段为隧道抗震关键位置,极其容易发生地基失效及结构破坏。通过对嘎隆拉隧道洞口段轴向100 m开展大型振动台模型试验研究,研究结果表明：土体对其卓越频率附近的地震波有明显的放大作用,对地震波高频部分有滤波作用;地震时隧道与土体同步振动,不表现出自身的固有振动频率,惯性力对地下结构地震反应影响不大,故隧道抗震研究的重点是地震下围岩的失效防治,结构抗震设计主要目的是减小围岩失效对隧道产生的破坏;减震层和抗震缝的设置都不会改变结构地震反应的频谱特性,但设置减震层后,结构的峰值加速度增加,加速度放大系数不能作为减震效果的评判依据。研究成果对隧道的抗震设计和减震设计有重要工程应用价值。     

反坡排水设计与施工

1、工程概况乌鞘岭特长隧道位于兰新铁路兰州—武威南段增建第二线打柴沟车站与龙沟车站之间。设计为两座单线隧     

铁路隧道无帘幕吹入式通风的计算

本文论述铁路隧道无帘幕吹入式通风的计算方法,并与模型试验结果进行验证。用动量方程计算隧道风量与风道风量的比值,在计算中考虑到了风道与隧道交叉处的三通段摩擦阻力。通过模型试验探测了三通段旋涡区对摩擦阻力的影响;判明了用动量方程计算风量比的方法不仅适用于风道口位于隧道洞口附近的情况,而且适用于在隧道内任何位置的情况。 此外,根据模型试验求得的风道口静压与局部阻力系数,探讨了通风效率和风道口的合理面积。     

渝湘高速下塘口一号隧道突水病害诊断及处治

论文根据渝湘高速下塘口一号隧道右洞YK23+187.5~199.5 m和YK23+201~210 m里程段岩溶突水、突泥及二衬断裂病害情况;在初步分析岩溶突水、突泥及二衬断裂病害原因基础上,从探地雷达探测基本原理及探测频率影响基础理论出发,采用探地雷达无损探测技术来探测和诊断隧道突水、突泥及二衬断裂病害原因,技术上可行并取得了明显的探测效果。再根据探测诊断的病害具体情况及原因提出合理的病害处治方案,为隧道病害处治提供可靠技术支持,在优化处治方案下进行有针对性处治,效果明显。     

滇中引水工程香炉山隧洞地应力特征及其活动构造响应

滇中引水工程香炉山隧洞埋深大、距离长且处于复杂的构造地质环境中。为查明其地应力分布特征,统计分析了隧洞沿线10个钻孔的水压致裂法地应力测试成果。3个主应力关系主要表现为SH>SV>Sh,反映了隧洞沿线以走滑性质为主的构造特征。工程区浅部地层的应力大小主要受地层岩性与断裂带影响。一方面坚硬岩体的水平主应力明显大于软质岩体;另一方面断裂带的发育致使隧洞沿线的应力水平相对较低,同时断裂带局部区间力学性质的差异导致浅部地层水平主应力呈现出较大离散性。香炉山隧洞最大水平主应力的测试方向主要分布在NNE-NEE向,与隧洞沿线一系列全新世活动断裂走向及区域构造主压应力方向趋于一致,响应了研究区震源机制解特征和楔形块体的运动特征。基于实测应力数据和断层滑动理论,隧洞沿线活动断裂目前处于相对稳定状态,而鹤庆-洱源断裂更为接近断层滑动的临界条件,随着应力的不断积累其稳定性情况值得进一步关注。     

高频电磁法在排洪遂道溶洞勘察中的应用研究

溶洞是遂道施工中的安全隐患,利用高频电磁法沿遂道规划线进行了张量电磁法勘探。研究表明测区灰岩区电阻率呈高阻,电阻率大于4000Ω·m,浮土和砂岩区电阻率呈低阻,电阻率在800~4000Ω·m之间。获得了测区的电阻率分布特征及浮土、灰岩和砂岩的分布规律。通过对电阻率异常特征的分析指出了测区的构造分布及溶洞可能存在的位置。测区岩洞并不发育,但由岩体破碎所引起电阻率异常则较多。岩溶发育区位于48号点标高310m的区域,电阻率异常主要位于17~18、30~31点,标高320m区域。     

正断层活动对公路山岭隧道工程影响的数值分析

 根据渭河盆地正断层的结构特征及活动形式,采用有限元方法模拟正断层环境下公路山岭隧道衬砌的受力变形,针对断层错动量、断层倾角、隧道埋深以及隧道与断层的交角4个主要因素分别进行组合计算,并由此归纳出衬砌的破坏模式。结果表明4个因素对衬砌受力变形影响的敏感性依次减弱,在断层裂缝两侧各40 m的范围内是受力变形的集中位置,且当断层倾角小于50°时衬砌的受力类似于一端固定的悬臂梁。通过对衬砌的相对沉降量、纵向应力及剪应力的分析计算,将衬砌的主要破坏模式分为3类：在大纵向应力作用下,以拉张破坏为主、挤压破坏为辅的拉张–挤压型破坏,在大剪应力作用下发生的直接剪断型破坏,以及拉张–挤压与剪切结合的破坏形式。     

The Athens–Corinth highway and railway crossing a tectonically active area in Greece

The paper discusses the appraisal, in terms of geological risk, of the new Athens–Corinth highway and railway projects in the area of Kakia Skala, which exhibits strong characteristics of neotectonic activity. After detailed mapping of the faults and the evaluation of their future behavior based on geological criteria, a seismic displacement of up to 0.5 m along the fault line was considered possible. Modifications were made to the initial alignment so that the engineering structures, particularly bridges, were located away from the main active fault. In places where such changes were not possible, for technical or economic reasons, the construction of over-bored tunnels was recommended.      

走滑断层错动下山岭隧道关键断面变形及损伤演化

山岭隧道受选线制约大多要穿越活动断裂带,而活动断裂带的运动会对与之相交的隧道结构的安全产生影响。为此,对穿越走滑断层的隧道在地震中所遭受的破坏展开调研具有现实意义。以滇中引水工程香炉山隧洞为背景,建立隧道-断层三维有限元分析模型,研究走滑断层错动下隧道关键断面的变形特征。基于所建立的有限元模型,采用相对位移法对断层错动量、断层破碎带宽度和穿越角度的影响进行参数分析。研究结果表明：穿越角度为45°时,截面的变形模式为水平椭圆,而穿越角度为135°时,截面的变形模式为直立椭圆;随着断层破碎带宽度的增加,位于断层中间位置处的隧道截面的变形程度减小;走滑断层错动下,隧道截面变形最为严重的区域出现在拱顶和拱底,在进行山岭隧道的设计时需要重点关注。     

南水北调西线工程区及邻域的活动构造

南水北调西线一期工程在构造上位于青藏高原东部的巴颜喀拉地块内部,块体的四周边界以巨型走滑断裂和逆断裂为特征,构造运动非常强烈,是块体运动引发应力集中和释放能量的主要场所。但块体内部构造活动性较弱,仅发现甘德—阿坝断裂系北支断裂在阿坝盆地段的部分断裂、色达—洛若断裂和康勒断裂等晚更新世以来有过活动,且规模和运动强度远小于地块边界断裂。晚第四纪以来地块边界断裂的位移速率大多在7 mm/a以上,最大达18 mm/a,最小为1～2 mm/a,而输水隧洞附近最主要的活断层顺河断裂的位移速率仅为0.18 mm/a,相对地块边界断裂小1～2个数量级,可以认为工程场地处于构造相对稳定的地区。给出了阿坝盆地北缘断裂、顺河断裂等活断裂在工程使用期内最大设防的倾滑位移量,分别为0.67和2.62 m。     

穿越断层破碎带隧道合理抗震设防长度研究

 通过动力分析和振动台模型试验相结合的方法,研究穿越断层破碎带隧道在地震作用下沿纵向的动力响应特性,当隧道位于围岩与断层破碎带接触面附近时,衬砌地震内力和应力急剧增大;当隧道断面沿纵向远离断层破碎带一定距离后,衬砌地震内力和应力逐渐趋于一个稳定值。研究表明：断层与隧道轴线夹角为35°～90°时,穿越断层破碎带隧道合理抗震设防长度为隧道跨度的3.5倍,该研究成果可为隧道工程抗震设防提供参考。     

川西北跨度23 a的原地应力实测数据特征及其地壳动力学意义分析

 研究区位于龙门山断裂带北段的中央断裂带和前山断裂带之间,该区地质结构主要为准原地体系和逆冲推覆体系,岩性以志留系下统的泥岩、粉砂泥岩分布最广,遍及全区。为了满足该区一工程建设的需要,在研究范围内开展了4个钻孔的水压致裂原地应力测量工作,测试时间跨度达23 a。测试数据显示,虽然测试时间跨度达23 a,但是原地应力状态基本没有变化,研究区最大水平主应力方向的优势方向为N24.4°W,最大、最小水平主应力随深度线性增加的梯度分别为0.036和0.025。基于实测数据计算的特征参数kH max,kh min,?m和R在23 a内没有变化。该区域位于龙门山断裂带中央断裂的下盘,为被动盘,断层活动性和地震活动性都极其微弱,这种特殊的区域地壳动力学条件决定了研究区稳定的区域应力场特征。通过与以往研究成果的对比分析可知,?m较好地反映了该区域地壳的应力积累能力,即从应力积累的角度反映了区域断层的强度,这一研究与以往研究成果十分吻合。在未来的研究中,或许可以利用实测应力资料计算的?m值,再结合区域断层和地震活动性的比较分析来评价特定区域的地震危险性。     

基于三维离散–连续耦合方法的跨活动断裂隧洞错断破坏机制研究

在中国西部强震区兴建的大型水利工程中,输水隧洞常不可避免地横跨多条区域性活动断裂,受活断裂错断运动影响,这些输水隧洞面临着严重的错断威胁。传统隧洞抗错断数值模拟方法多将围岩简单考虑为等效连续体,不能从细观尺度模拟断裂错动时围岩的破裂过程和大变形现象。将三维离散–连续耦合方法引入跨活动断裂隧洞抗错断问题的研究上,研究在断裂错动作用下衬砌的内力响应,及围岩破裂的细观特征。在该分析方法中,采用离散元球形颗粒表征围岩,同时将隧洞衬砌结构考虑为连续单元体。验证接触边界上耦合力的相容性与连续性的同时,通过参数标定使离散区域与连续区域的宏观属性一致,在此基础上建立穿越活动断裂隧洞的三维离散–连续耦合数值模型。利用这一方法,讨论了不同断裂错距影响下隧洞因断裂错动而产生的位移变化与力学响应,并从细观角度对围岩破坏特征进行了探讨。获得的结论可以为穿越活断裂隧洞的抗错断设计提供一定参考。     

断层赋存条件下采场矿压显现规律研究

通过相似模拟研究了2条断层赋存条件下采场的矿压显现规律,并从应力与应变速率角度解释采动与断层相互作用规律。研究结果表明:工作面未进入断层影响范围时,上覆岩层垮落形态与无断层影响时基本相同。当覆岩裂隙与断层贯通之后,工作面进入断层影响范围,老顶周期垮落步距变小,断层处底板应力达到峰值。第1条断层的影响范围为150 m,且与工作面相距70 m时断层出现较大裂隙,相距40 m时断层整体大规模滑动,上盘悬空;第2条断层的影响范围为80 m,与工作面相距30 m时,断层出现明显滑动迹象,相距10 m时,断层整体滑移失稳。相似模拟结果揭示了动压影响下断层滑移与上覆岩层运移规律,断层影响区域内煤层上方100 m以内的覆岩受到较大扰动,位移明显。工作面过第2条断层时对第1条断层有明显扰动,在现场生产实践中,应当防范多断层赋存时的耦合致灾。