基于离散裂隙网络模型的隧道涌水量预测

通过建立不同赋存水体深度、不同隧道直径和不同开挖距离等共96个复杂裂隙网络数值模型,计算通过隧道掌子面的涌水量,拟合预测隧道涌水量的多参数回归方程。结果表明,流体的主要流动路径由连接入口边界和出口边界的连通裂隙组成。组成主要流动路径的裂隙内的流速最大;离连接入口边界和出口边界的连通裂隙越远,裂隙内的流速越小;水体较浅时,涌水量与开挖距离具有幂函数关系;水体较深时,涌水量与开挖距离具有线性关系;对隧道涌水量影响程度由高到低的影响因素依次为隧道直径、水体深度、开挖距离。隧道涌水量的预测结果和数值计算结果能很好吻合,验证了该回归方程具有普适性,可对节理发育岩体内隧道涌水量进行动态预测。     

富水粉细砂隧道围岩加固技术研究

粉细砂围岩受到开挖扰动或者遇水会成散砂、稀糊状,局部会出现涌水、涌砂现象.隧道在穿越这种地层时需要采取多种加固措施来保证施工的安全进行.新建玉溪至磨憨铁路中的太达村隧道穿越富水粉细砂地层的施工中,利用多种方式来确定掌子面前方的地质情况,采用掌子面帷幕注浆和地表深孔注浆对隧道围岩进行加固,并取得了良好的效果.本技术可为同...     

数值方法在矿井涌水量预测中的应用

以实际工程为例,将数值方法应用到矿井涌水量的预测研究上。首先对龙固煤矿辅二大巷矿井水文地质条件进行详细分析,将所研究区域的含水层、边界条件以及源汇项进行了概化,建立符合实际情况的地下水流数学模型;然后利用有限差分数值模拟方法,借助Visual Modflow软件实现龙固煤矿辅二大巷地下水位及涌水量预测;最后根据注浆加固方案数值模拟结果,选定合适的顶底板注浆加固方案,模拟注浆加固后巷道涌水量减少为300m3/h,其对应巷道位置的压力水头下降到100 m左右。数值模拟结果为提出合理的注浆堵水加固方案提供了理论依据,对龙固煤矿辅二大巷涌水治理工程进行了指导。     

吴寨矿井底板灰岩含水层富水规律分析

针对平顶山矿区吴寨矿一5煤层开采受底板灰岩水威胁的现状,分析了一5煤层底板灰岩含水层的基本特征,研究了岩溶裂隙的发育特征和分布规律,查明了富水分区.研究表明,灰岩含水层浅部岩溶裂隙较发育,随着深度增加,岩溶裂隙发育程度逐渐减弱.标高在-150 m以上为灰岩地下水强富水区;-150～-350 m为中等富水区;-350 m以下为弱富水区.根据物探结果,在矿井西翼-250～-340 m水平,煤层底板灰岩存在多个相互独立的异常区.     

某岩溶隧道围岩稳定性及涌水量预测的流固耦合分析

以沪蓉西高速公路乌池坝隧道为工程背景,建立了岩溶隧道三维地质模型,分析了在流固耦合条件下隧道轴向和垂直隧道轴向方向上的隧道围岩应力特征,讨论了围岩应力与分析断面距暗河、地表岩溶洼地之间距离以及与工况之间的关系,分析了各种工况条件下隧道典型断面洞壁的位移变化情况,对隧道的涌水量进行了分析和预测.研究和分析结果可为岩溶地区隧道的围岩稳定性分析和涌水量预测提供参考和帮助.     

隧道开挖过程中复杂裂隙围岩的固流耦合分析

隧道通过裂隙岩体的含水区段时,人为扰动了裂隙岩体、地下水等构成的复杂地质系统,是造成各种涌水、突水、突泥事故的重要原因。为了研究复杂地质条件下隧道开挖过程中岩体变形、流体运移相互作用过程,探讨其对隧道涌、突水的影响,在上述复杂过程进行理论分析的基础上,根据深埋隧道围岩裂隙发育规模与工程尺度的关系,建立可以同时考虑不同级别裂隙网络的复杂裂隙岩体水力学模型,采用有限元法对复杂裂隙岩体中开挖隧道的固流耦合过程进行了数值模拟,模拟结果体现了主干裂隙在渗流中的强导水作用和网络状裂隙的贮水功能与渗流滞后效应,开挖过程中复杂裂隙岩体渗流场与应力场的耦合作用显著的增加了隧道围岩屈服区。     

深埋富水隧道衬砌压力与变形影响因素研究

深埋隧道穿越富水破碎带时,常发生涌水坍塌灾害,延误工期,增加投入,严重时发生人身伤害,因此需采取预先全断面注浆的加固措施.针对这一问题,按平面应变分析,假定注浆加固圈与隧道衬砌径向完全接触,建立理论计算模型,得出了衬砌内缘位移与衬砌外缘压力的理论解.以国内在建特长隧道为工程背景,进行数值模拟分析,验证了公式的正确性.根...     

极浅埋富水砂层地铁横通道注浆加固与开挖稳定性

针对极浅埋富水砂层地铁隧道横通道可能出现的施工安全问题,采用室内实验、理论分析及数值模拟的方法,对隧道进行注浆加固试验及开挖工法的优选,提出一套适用于浅埋富水砂层横通道的注浆加固工艺及开挖工法。认为注浆加固可有效提高砂层的物理力学参数和土体力学性能;支护时间越迟,围岩变形越大,预加固可有效提高围岩的物理力学参数,降低围岩变形,改善地层的应力—应变关系;对台阶法与CRD(交叉中隔墙法)法开挖后拱顶沉降、应力及塑性区分布特征进行了对比分析,通过现场开挖监测量控与数值分析的对比,验证了该工艺的可行性,该研究可为类似工程提供一定的借鉴和指导作用。     

铁路隧道围岩与衬砌相互作用有限元分析

借助于荷载-结构模型,研究了铁路隧道复合衬砌承载水压力的受力情况。通过分析表明,衬砌中的初期支护和二次衬砌一般要共同承担荷载,二次衬砌的受力往往大于初期支护的受力,而且在初期支护与二次衬砌间存在不均匀压力。由此可见在设计时合理考虑衬砌结构间的荷载分配比例是很有必要的。     

深部巷道围岩控制原理与应用研究

采用理论分析、数值模拟和现场试验的方法，研究深部巷道围岩稳定问题，认为深部巷道围岩控制的基本方法是提高围岩强度、转移围岩高应力以及采用合理的支护技术．提出了深部巷道围岩控制的基本技术和控制过程：1）应力转移降低巷道浅部围岩应力；2）采用高预紧力、大延伸量的高强度锚杆、锚索支护系统，强化锚固区围岩强度，提高巷道围岩自身稳定性；3）加强巷道两帮、底角支护，提高巷道最薄弱部位（两帮、底角）残余强度、提高巷道围岩的整体稳定性；4）应用高水速凝材料注浆加固破碎区，提高破碎围岩的完整性和力学参数．该研究成果已成功应用于工程实践．     

谢一矿涌水量预算及巷道底板突水评估

通过比拟法预算矿井涌水量,以及通过安全隔水厚度计算和突水系数计算来评价矿井生产中底板承压水是否具有突水现象,从而有针对性地制定切实可行的安全技术措施,防止水害事故的发生。     

Effect of fissure water on mechanical characteristics of rock mass

In view of the effect of fissure water in fractured rock mass on the strength of rock mass in engineering projects,we prepared specimens of cement mortar to simulate saturated rock mass with continuous fractures of different slope angles.By exerting static and dynamic loads on the specimens,the mechanical characteristics of rock mass with fissure water under these loads can be analyzed.Our experimental results indicate that the static compressive strength of saturated fractured rock mass is related to the slope angle.The lowest compressive strength of fractured rock mass occurs when the slope angle is 45°,while the highest strength occurs when the specimen has no fractures.Fissure water can weaken the strength of rock mass.The softening coefficient does not vary with the slope angle and type of load.The hydrodynamic pressure of fractured rock mass gradually increases with an increase in dynamic load.For a 0° slope angle,the hydrodynamic pressure reaches its highest level.When the slope angle is 90°,the hydrodynamic pressure is the lowest.     

隧底富水围岩脱空条件下重载铁路隧道动力响应

为研究隧底围岩脱空对水-力耦合作用下重载铁路隧道动力响应特性的影响,采用现场试验与数值模拟相结合的方法,分别以竖向位移、孔隙水压力和竖向动应力作为评价指标,分析了不同脱空形状(椭圆、余弦和矩形)下富水隧底结构的动力响应规律,提出了一种符合实际的脱空形状,确定了富水隧底围岩的脱空阙值。研究结果表明：随着脱空宽度的增加,隧道底部结构动力响应不断增大,且脱空宽度超过一定值后动力响应变化加剧,这种现象在脱空区域尤为明显;3种脱空形状下,以矩形脱空动力响应最大,椭圆形脱空次之,余弦形脱空最小;其中,椭圆形脱空最符合实际,该脱空下基底动力响应是无脱空情况下的4.2倍,隧道底部围岩脱空阙值为0.6 m。研究结果可为富水重载铁路隧道行车安全及脱空病害整治提供依据。     

深埋隧硐含水围岩弹塑性稳定极限平衡分析

在岩体内开挖隧硐后,由于干扰了原岩应力分布和渗透水压力的作用,硐室含水围岩中呈现次生应力,这种新出现的不平衡应力是引起岩体产生变形、位移甚至破坏的主要根源.以圆形截面隧硐为例,在莫尔库仑理论的基础上,从围岩弹塑性变形的角度出发,分析和计算地下隧硐含水围岩极限平衡时的稳定性和临界支护抗力,为实际地下工程和支护打下理论基础.     

平煤西部矿区灰岩水赋存特征及涌水量预测

对平煤西部矿区含水层特征、富水性强弱、隔水层隔水性能以及灰岩水的补、径、排条件进行了分析研究,同时采用稳定流法对研究区采掘揭露灰岩时可能产生的涌水量进行了预测,最后得出矿区内对矿井充水影响较大的含水层是碳酸盐类岩溶裂隙含水层（组）,主要包括寒武系灰岩含水层、石炭系太原组灰岩含水层及第三系灰岩含水层,隔水层主要是页岩和泥岩,通过分析灰岩承压水的赋存特征得出其赋存的规律,即灰岩地下水的赋水性同灰岩的埋藏深度呈负相关的关系.通过以上分析为矿井防治灰岩水提供一定的依据.     

两郧断裂带十漫高速公路隧道围岩稳定性研究

应用非线性有限元法和施工过程力学的基本原理,研究十漫公路隧道的开挖、支护的原理,根据两陨断裂带的岩体特征,采用分步加载和荷载释放的原理,对隧道的整体稳定性以及围岩和支护结构的受力特征进行了详细分析.由数值模拟结果可知:隧道环向处产生应力集中,且初次衬砌和二次支护结构应力较大;局部断裂破碎带对二道垭隧道的影响较大.因此需要在施工中采用合理的开挖支护方法,确保隧道的施工期及正常运营期的稳定性.     

Influence of underground water seepage flow on surrounding rock deformation of multi-arch tunnel

Based on a typical multi-arch tunnel in a freeway, the fast Lagrangian analysis of continua in 3 dimensions（FLAC^3D） was used to calculate the surrounding rock deformation of the tunnel under which the effect of underground water seepage flow was taken into account or not. The distribution of displacement field around the multi-arch tunnel, which is influenced by the seepage field, was gained. The result indicates that the settlement values of the vault derived from coupling analysis are bigger when considering the seepage flow effect than that not considering. Through the contrast of arch subsidence quantities calculated by two kinds of computation situations, and the comparison between the calculated and measured value of tunnel vault settlement, it is found that the calculated value（5.7-6.0 mm） derived from considering the seepage effect is more close to the measured value（5.8-6.8 mm）. Therefore, it is quite necessary to consider the seepage flow effect of the underground water in aquiferous stratum for multi-arch tunnel design.     

培山水库放水隧洞施工漏水除险技术

培山水库除险加固工程需在右坝端山体内新建一条放水隧洞,从隧洞进出口两端相向掘进.因农田灌溉要求,隧洞进口段完工后下闸蓄水,隧洞施工将在高水位下进行.当隧洞临近贯通时,洞内突发集中漏水,漏水量大,情况险急,需采取临时封堵措施.通过浇筑混凝土封堵体,对隧洞成功实施封堵,既保障了水库安全运行,又满足了农田灌溉蓄水需要,并总结了经验教训.     

高风险岩溶隧道突水突泥灾害前兆规律与应用研究

隧道突水突泥会对工程建设带来巨大的安全隐患和经济损失,逐渐成为高风险岩溶隧道施工急需解决的关键科学技术难题。在系统收集整理大量岩溶隧道突水突泥实例的基础上,总结出包括地下水、岩组、地质结构面、岩层产状、沉积期古剥蚀面、地形地貌和降雨等7大主要地质影响因素,研究了岩溶水体和不良地质体在地球物理场上表现出的响应特征,即在地震波、电磁场的传播过程中,遇到该类介质时某种特殊的前兆信号信息,解译岩溶水体和不良地质体在地球物信息场上的响应特征,辨识导致灾变的前兆信息,并在实际隧道工程施工中得到了成功的应用,对建立突水突泥预测预报方法具有非常重要的理论价值和工程指导意义。