数值模拟法在隧道涌水量预测中的应用

隧道涌水量的预测是规划公路、铁路线路很重要的一个环节。随着隧道设计水平、施工技术的提高以及施工机械的进步,采用长大隧道乃至特长大埋深越岭隧道的设计方案越来越多,使隧道涌水量的预测问题变得日益突出和迫切需要解决。以某实际隧道工程为例,提出了运用水文地质数值模拟法计算隧道涌水量的新方法。将该地区的水文地质特征参数与现场监测数据选定后,可得到一种适用于该地区的水文地质地下水模型。通过与传统方法的预测结果比较后,证明了该方法的合理性。     

基于解析法的隧洞施工对地下水环境影响预测

涌突水是岩溶隧洞工程建设中经常会遇到的一个突出性问题。以滇中引水工程玉溪红河段(新庄-蒙自)的小扑隧道为例,介绍地下水环境影响评价过程,提出分段运用解析法对其20个桩段进行涌水量预测。主要采用大气降雨入渗法和地下水动力学法预测正常涌水量,采用地下水动力学法预测最大涌水量。结合现场调查发现施工区内有溶洞、落水洞、暗河,隧洞施工过程中可能袭夺暗河地下水导致较大涌突水灾害发生。根据解析和现场调查结果,提出了科学合理的防治对策和工程措施,以规避可能的重大地下水环境影响。     

基于GMS的红崖山隧道渗流场分析与涌水量预测

以云南省昭通市红崖山隧道为研究对象,通过对隧址研究区地勘资料分析与研究,利用谷歌移动服务(GMS)建立了红崖山隧道地下水渗流三维数值模型。隧道在完全开挖未封堵情况下,分析不同水力传导系数下的地下水水头等值线的变化过程及规律,结果表明随着隧道水力传导系数不断增大,隧道周围呈现左边水头逐渐减小右边水头逐渐增大的趋势;利用MODPATH模块在可能发生突水危险的隧道洞段设置粒子追踪井,分析粒子在不同涌水量下的迹线,反演出隧道涌水对地下渗流场影响范围,随着隧道突水点涌水量的不断增加,影响范围由“束”状逐渐向“扇”状变化,不断扩大;并采用数值模拟法、大气降雨入渗法和地下水径流模数法进行涌水量预测为隧道后续排水设计及施工组织管理提供可靠依据。     

隧道涌水量预测计算方法研究

从6种隧道涌水量计算方法的基本原理出发,讨论了其计算步骤、公式及适用条件.选择合适的计算方法预测涌水量,有助于预警和制定施工对策.以杭州某引水工程为例,采用水均衡法和地下水动力学法对桩号6+331～6+360段进行涌水量预测,采用水文地质比拟法预测桩号1+885～1+905段涌水量.通过与实测涌水量的对比,预测值的误差较小,为工程的顺利实施提供了技术支持.6种涌水量预测方法各有优点和不足,根据各方法的适用条件,因地制宜,能够获得较好的预测效果.     

基于有效度评价的隧道最大涌水量预测模型研究

隧道涌水对地下工程施工安全和运营稳定影响重大,选择正确的涌水计算模型进行涌水规模预测是展开结构设计和灾害防治的关键。针对目前隧道涌水量预测方法单一、考虑因素不全面导致预测结果失真的这一问题,引入有效度指标,对涌水量计算模型进行了有效度排序,选取最优模型进行组合预测,以达到提高预测精度的目的。以广州地铁21号线施工隧道为研究对象,选用Goodman模型等8种常用的预测模型对隧道最大涌水量分别进行了单项和组合模型预测。通过与地下水实测结果的对比分析得到：引入有效度指标能够定量化评价涌水量预测模型的可靠性,通过组合模型的方式能够提高涌水量预测结果的精度。     

基于 ＧＭＳ的红崖山隧道渗流场分析与涌水量预测

以云南省昭通市红崖山隧道为研究对象,通过对隧址研究区地勘资料分析与研究,利用谷歌移动服务（ＧＭＳ）建立了红崖山隧道地下水渗流三维数值模型。隧道在完全开挖未封堵情况下,分析不同水力传导系数下的地下水水头等值线的变化过程及规律,结果表明随着隧道水力传导系数不断增大,隧道周围呈现左边水头逐渐减小右边水头逐渐增大的趋势;利用ＭＯＤＰＡＴＨ模块在可能发生突水危险的隧道洞段设置粒子追踪井,分析粒子在不同涌水量下的迹线,反演出隧道涌水对地下渗流场影响范围,随着隧道突水点涌水量的不断增加,影响范围由“束”状逐渐向“扇”状变化,不断扩大;并采用数值模拟法、大气降雨入渗法和地下水径流模数法进行涌水量预测为隧道后续排水设计及施工组织管理提供可靠依据。     

万开高速浦里隧道水文地质勘查及涌水量预测

目前国内尚无成熟的隧道涌水量预测技术方法。通过对重庆万开浦里隧道工程区进行水文地质勘查和专门水文地质钻探、试验,划分隧道工程区含水岩组及富水性,进而确定隧道工程区水文地质单元:隧道工程区由北向南分为南、北两个大的水文地质单元,北侧水文地质单元位于浦里隧道0+6000段,地表水及地下水向长江排泄;南侧水文地质单元位于浦里隧道6 000+11 000段,地表水及地下水向浦里河排泄,最后经浦里河排向长江。先选用径流模数法、大气降水法、裘布依理论式法、佐藤邦明经验式法对隧道正常涌水量进行预测,再选用古德曼经验式法、佐藤邦明非稳定流式法对隧道最大涌水量进行预测,并与已建邻近相同水文地质单元铁峰山二号隧道实际涌水量比较,二者正常涌水量量级相当,表明预测成果可靠。相关分析方法可供类似工程参考。     

龙南隧道施工涌水量计算及分析

准确预测隧道施工涌水量一直是国内外隧道建设的难点,目前尚无成熟的方法。以龙南隧道工程为背景,采用3种不同方法对隧道施工涌水量进行计算,并根据计算结果进行分析评价,为隧洞设计及施工提供地质依据。     

基于数值法和解析法的矿坑涌水量预测对比分析

在矿山开采过程中会存在矿坑涌水,为了使矿坑涌水得到合理的利用与疏排以及防止突水事件发生,需要对矿坑涌水量进行预测。以安徽省涡北煤矿为例,使用数值法与解析法分别预测其开采中产生的涌水量,并对两种方法预测结果进行分析比较。对数值法的应用是根据矿区水文地质条件,利用Modflow软件对矿区地下水进行模拟计算;解析法则主要依据地下水动力学的研究,使用解析公式计算矿坑涌水量。结果表明,两种方法都是合理的,这两种方法的结合增加了矿坑涌水量预测的可靠程度,可相互佐证。     

基于涌水影响半径的隧道涌水量预测方法研究

受断裂构造和降水等因素的共同影响,火成岩地区形成了一定规模的富水断层破碎段。当隧道穿越这类岩层时,极易发生涌水灾害而造成人员伤亡和设备损失。针对上述涌水问题,根据火成岩区富水断层破碎段的特点,将隧道涌水量分为基岩裂隙水释放量和降水入渗量两个主要组成部分,通过地下水疏干法预测基岩裂隙水释放量,同时利用降水入渗法预测降水入渗量。在此基础上,为提高涌水预测精度,引入了实测涌水量数据拟合的动态涌水影响半径参与计算,并推导出基于涌水影响半径的涌水量预测方法,最后以鸿图隧道后续开挖段为例对该方法进行验证。研究结果表明：(1)在一个降雨周期内,含水层平均厚度H_n越大,对应的影响半径R_n具有更高的增长速率;(2)随着涌水时间T增加,影响半径R_n的增长率逐渐降低;(3)所提方法的隧道涌水量计算结果与实际监测数据的误差在10%以内,可靠性较高。研究成果可为类似地质条件下的地下工程建设提供理论指导。     

羊曲水电站泄洪洞围岩稳定性有限元分析

隧洞施工过程中的围岩的稳定性分析是工程地质和岩体力学非常重要的研究课题,依据地下结构设计理论和岩石屈服Druck-Prager准则,考虑到了围岩的自身承载能力,采用非线性有限元的方法对羊曲水电站泄洪洞开挖施工过程中围岩的稳定性进行分析,对隧洞围岩开挖支护施工过程进行模拟,分析隧洞围岩位移变形及应力分布规律,为隧洞开挖施工过程中围岩和结构稳定性分析提供依据。     

全断面掘进机施工隧洞的围岩地质条件

我国目前的地下工程围岩分类法,对于全断面隧洞掘进机施工都不完全适用。文中从隧洞掘进机施工的特点和总结山西引黄工程等双护盾式掘进机隧洞施工的经验入手,以GB50086等国家标准为参照,提出以岩体结构、地下水、围岩强度应力比、能否形成围岩承载圈和毛洞稳定情况等为衡量指标的掘进机施工适宜性分类方法。可供同类工程施工、衬砌设计和制订相关标准参考。     

江垭地下室围岩锚喷支护的施工技术及质控

锚喷支护是加固水电工程地下室围岩、保障硐室安全的重要手段。根据江垭地下厂房工程实践 ,对常用的砂浆锚杆 (含超长锚杆 )和喷射混凝土支护工程 ,采取了若干施工技术和质量控制措施 ,取得了较好的效果。     

地铁暗挖通道施工对既有桥桩的变形特性分析及施工处理措施

以沈阳地铁4号线观泉路站为背景,对暗挖隧道施工中的一级风险源——隧道侧穿高架桥的施工过程进行了仿真数值模拟。按照国家相关规范标准,桥桩间的差异沉降不得大于5 mm,这对暗挖侧穿段的施工提出了较高要求。数值模拟计算结果表明,暗挖隧道侧穿桥墩,桥面沉降呈现双沉降槽形式,沉降槽位于桥墩内侧1/6跨度处,沉降反弯点位于桥墩1/6跨度处。通过对侧穿段的土体进行注浆加固,可以有效控制暗挖隧道施工引起的桥桩沉降及不均匀沉降,从而保证既有高架桥的运营。     

浅埋暗挖车站施工对周边建筑等环境变形的控制

为了研究城市复杂地质条件下的暗挖车站结构设计及施工对上部结构等周边环境的影响,以徐州地铁１号线车站为工程背景,通过数值模拟计算ＣＲＤ工法施工过程引起的隧道及地表沉降变形,同时基于隧道拱顶以及上部地表竖向位移监测数据,分析影响地表沉降因素,结果表明:当隧道开挖下穿已有上覆建筑结构时,上覆结构会明显抑制由隧道开挖引起的地表沉降量,约降低３０％ ～５０％;地表沉降达到稳定所需时间也有显著降低;在洞内采用ＣＲＤ工法分断面施工以减小对周边环境的变形影响,暗法隧道施工采取适当措施能有效控制地层沉降,对上部建筑结构和周边地层影响可以控制在允许范围内。     

采用盾构法施工的引水隧洞勘察工作要点探讨

盾构法掘进因其独特的施工方法和工艺而对沿线地质信息有着特殊的要求,比之传统地下引水隧洞施工方法对地质资料的要求更加细化,更有侧重,结合南水北调潮河隧洞方案勘察工作实际,讨论了采用盾构法施工的引水隧洞勘察工作中的野外调查、工作量布设、现场工作、试验、资料的分析与整理等问题。     

糯扎渡水电站地下引水发电系统的施工方法

糯扎渡水电站地下引水发电系统不仅施工难度大，而且施工工期长、干扰多。对其施工通道布置、主要洞室施工方法及施工期通风等施工关键技术进行了分析研究，进而探讨了大型地下洞室群施工的施工方法。     

某抽水蓄能电站施工期地下洞室涌水量预测分析

洞室涌水量的准确预测对于确保抽水蓄能电站地下施工安全意义重大。综合考虑抽水蓄能电站水文地质条件和洞室施工布置情况,选用水均衡法、狭长水平坑道法和数值法3种方法分别对电站区地下洞室涌水量进行预测,并与洞室实测涌水量进行了对比。结果表明:水均衡法、狭长水平坑道法和数值法预测的洞室正常涌水量分别为4 409.58、4 976.78和4 242.24 m3/d,最大涌水量分别为5 167.56、5 463.31和4 763.43 m3/d。数值法预测的涌水量与实测值吻合较好,具有重要的参考价值。在下阶段洞室的施工过程中,数值法预测的涌水量可为管理部门在洞室排水设计等方面起到很好的指导作用。     

橙子沟施工阶段围岩工程地质分类法初探

现行地质勘察规范所制定的围岩工程地质分类法,适用于开工前的设计阶段。结合橙子沟水电站工程引水隧洞施工,具体落实修订规范对地下洞室施工阶段工程地质工作的要求,提出本分类法。本分类法由工程地质分类法提升为地质工程分类法。在橙子沟试用的同时,介绍给同行并征求意见,力求使本分类法在更多的工程实践中接受检验。