深部岩溶隧道溃水灾害特征分析及形成机理研究

宜万铁路马鹿箐隧道2006年1月21日发生了中国铁路建设史上最大规模的的超级突(涌)水,突水瞬间流量超过200 m3/s,涌水总量大于100万m3,其后又多次突水.在总结马鹿箐隧道多次超大规模岩溶突水的基础上,分析岩溶超级突水的基本特征,并将这种超级突(涌)水定义为"岩溶溃水";通过研究诱发溃水的岩溶地质规律,提出深部...     

深埋长大公路隧道高地应力岩爆和岩溶涌突水问题及对策

对二郎山和华蓥山隧道在建设过程中的高地应力岩爆与岩溶涌突水问题进行了研究，概述了二郎山隧道地应力场，岩爆及围岩变形的监测预报，并对华蓥山隧道岩溶涌突水的特征，原因及对隧道的影响进行了研究：提出了岩爆和涌突水的防治措施，并予以实施。     

岩溶隧道突水机理影响因素分析研究

利用薄板理论,对隧道涌突水灾害发生机理和影响因素进行了相关研究,得出以下结论:(1)岩溶隧道涌突水的发生必须具备围岩应力场变化、围岩溶洞内水压作用、隔水板发生松弛等基本条件;(2)隧道涌突水的影响因素有地质因素、气象条件和施工因素等;(3)通过改变围岩的岩体结构和应力状态,以及围岩的水文地质条件,对隧道的涌突水情况有一定程度的改善;(4)含水围岩能量的储存和释放性能、水动力性能和围岩稳定性能等是隧道涌突水发生的必要条件,同时也决定了涌突水的规模和强度。     

浅埋偏压残坡体断层破碎岩溶隧道涌突水地质灾害预警信息系统研究

隧道建设过程中常常因地质灾害而造成施工困难,其中最为突出的问题就是涌突水灾害。借助于龙川至怀集高速公路马口排隧道的工程实测资料,通过对其进行现场实践,总结出涌突水地质灾害监测项目及预警标准,并建立一套完整的岩溶隧道涌突水地质灾害预警系统方案。     

基于尖点突变理论和爆破累积损伤模型的岩溶基坑防突厚度研究

循环爆破动荷载作用下,针对岩溶基坑侧壁涌突水的安全隐患,需确定合理的防突厚度。首先,根据基坑侧壁涌突水的力学特征,建立防突层失稳破坏的圆锥台力学模型,采用尖点突变理论及能量判别方法,得到防突层势函数及分叉点集方程,推导岩溶基坑防突厚度的表达式。然后,在爆破开挖中,从岩体疲劳损伤的角度引入爆破累积损伤模型,并得到循环爆破的累积损伤值,同时对防突层的弹性模量进行修正,形成考虑循环爆破次数的岩溶基坑防突厚度的计算方法。最后,以大连地铁5号线梭鱼湾南站为工程依托,对其防突厚度进行计算,并对主要影响因素进行参数敏感性分析,提出具体的防涌突施工措施。研究结果表明:引入爆破累积疲劳损伤变量,得到了不同爆破次数下岩溶基坑的防突厚度,其随着岩层弹性模量E、泊松比μ、压力扩散角θ、钢支撑轴力F_1的减小而增大,而与岩溶水压力F_3、岩溶区半径R_2、爆破次数n呈现正相关的变化趋势;在各影响因素的敏感性分析中,岩溶区半径R_2和岩溶水压力F_3对防突厚度的影响最为显著,敏感性因子分别为0.869,0.722。该方法及结论对于岩溶区爆破开挖下岩质基坑的设计与安全施工有较好的借鉴价值。     

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。     

贵州某隧道岩溶水文地质条件及涌水量研究

拟建隧道位于贵州岩溶地区,地质条件复杂,且隧道将横穿过一条地下河下方,隧道遭遇岩溶涌突水的危险性较大。通过分析该隧道岩溶水文地质环境,论述了隧址区岩溶发育分布规律、岩溶水补径排条件,并采用地下水径流模数法和大气降水入渗法2种方法对比计算对隧道涌水量做出初步预测评价,为施工提供依据。     

贵州某隧道岩溶水文地质条件及涌水量研究

拟建隧道位于贵州岩溶地区,地质条件复杂,且隧道将横穿过一条地下河下方,隧道遭遇岩溶涌突水的危险性较大。通过分析该隧道岩溶水文地质环境,论述了隧址区岩溶发育分布规律、岩溶水补径排条件,并采用地下水径流模数法和大气降水入渗法2种方法对比计算对隧道涌水量做出初步预测评价,为施工提供依据。     

高速公路隧道涌突水机制及防治措施

高速公路建设的发展,不可避免地要建立隧道工程,对地下含水层造成影响,导致出现隧道涌突水的现象。论文对高速公路隧道涌突水出现的原因进行了分析,介绍了高速公路隧道涌突水机制的两个基本条件,分析了高速公路隧道涌突水的防治措施,以促进高速公路隧道涌突水现象的解决和促进更完善畅通的交通建设的发展。     

北方岩溶陷落柱的充水特征及水文地质模型

岩溶陷落柱是中国北方型石炭二迭纪煤田的一种特殊隐伏垂向构造,广泛分布于20个煤田45个煤矿区,对煤矿安全生产危害极大.为实现岩溶陷落柱的数学模拟并准确预测其涌(突)水量,进行了其充水特征及受控机制的研究,并建立了水文地质模型.研究表明,陷落柱的充水受地质构造运动、地下水径流条件、柱体内物质组成、压实和胶结情况以及承受水压大小等多种条件与因素的控制和影响,而各种因素又彼此促进和相互制约,只有处在现代岩溶水强径流带和集中排泄带并隐伏埋藏在地下水水位以下者,才能构成突水的潜在威胁.真正造成突水危害的还需要其他条件的配合,这就决定了绝大部分北方岩溶陷落柱并不充水也不导水.若岩溶陷落柱一旦突水,水量大且迅猛,预测及防治难度极大.按照系统论的观点,灰岩地下水是其补给源,柱体本身是充水通道,井巷或采煤工作面是其排泄点,岩溶陷落柱作为矿井地下水广义三重介质渗流系统的一类介质,自身又构成了独特的岩溶陷落柱水文地质子系统.对于子系统内部特征的详细深入研究,可将陷落柱划分为全充水强导水型、边缘充水导水型和不导水或微弱导水疏干型等3种类型,在地下水系统中相应地概化为垂向管道、主干裂隙或垂向越流介质、隔水体或无影响介质,通过数学模型的解算实现矿井涌(突)水量的准确预测预报.     

隧洞工程岩爆特征分析及施工方法

隧道掘进中有时会产生岩爆现象,文章对某深埋隧洞施工中岩爆发生地段的地质构造、地应力特征、断面足寸以及地下水情况进行了探讨,并在此基础上提出了防治岩爆的一些方法,可供工程实用参考.     

破碎岩体中气体渗流的非线性动力学研究

在采矿和岩土工程中,破碎岩体中的渗流具有非线性、非稳态及参量时变等特点,外界扰动下渗流参量的渐变易引起渗流系统动力学响应的突变,引发突水及气体突出等动力学灾害.采用非线性分岔及突变理论研究破碎岩体中气体渗流失稳的动力学机制.建立气体一维非稳态、非达西渗流的非线性动力学模型,给出量纲一化后的速度平衡态解图,得到渗流平衡状态的孔隙压力、渗流速度的分布规律,即平衡时沿着渗流方向,各点的量纲一孔隙压力与渗流速度的乘积为一常量,且压力的平方呈线性下降.通过低松弛迭代法给出渗流系统相应于不同渗流参数时的动力学响应.研究结果表明,破碎岩体渗流动力系统存在鞍结分岔,分岔点处破碎岩体的颗粒棱角破碎现象相当显著,渗流处于临界稳定状态,此时对应于任意小的扰动系统都会发生折叠突变,引发突出动力灾害.     

基于声发射能量分析的煤与瓦斯突出前兆特征试验研究

煤与瓦斯突出是煤矿开采过程中最严重的动力灾害,其突出机制不清制约了灾害预警的可靠性和有效性.采用声发射监测技术,以阜新孙家湾突出煤层为研究对象,利用自主研发的真三轴煤与瓦斯突出模拟试验装置,结合DS5系列全信息声发射信号分析测试系统,开展深部矿井不同埋深下煤与瓦斯突出相似模拟试验,分析煤与瓦斯突出能量演化过程,建立声发...     

基于有效应力概念的矿井临界突水系数修正及应用

 矿井底板突水和水压致裂具有同源的力学机制,都是确定岩石(体)破坏的临界水压(突水系数为单位厚度的临界水压)。从水压致裂理论分析得出,有效应力系数对其作用显著。针对矿井底板破坏突水问题,通过对突水实例模拟分析,从稳态和瞬态两方面深入探讨有效应力系数变化对煤矿底板破断突水过程的影响。基于有效应力概念,推导煤层底板在不同渗透状态下临界突水系数的公式。最后,根据矿井底板不同的渗透特性,提出修正突水系数的计算方法和现场测试使用方法,对深刻理解岩体破坏突水的渗流力学本质、突水系数的内涵、指导底板注浆防渗设计,具有重要的理论和实用价值。     

终南山公路隧道岩爆特征与处理措施

介绍了终南山公路隧道的特殊地质情况、岩爆发生条件及岩爆情况,分析了岩爆与岩性、开挖等的特征关系,提出了钻爆法施工通过岩爆地段应采取的工程处理措施,以供类似隧道工程岩爆段的施工参考。     

煤与瓦斯突出模拟试验研究

 以自行研制开发的大型煤与瓦斯突出模拟试验系统为手段,对其可靠性进行试验验证,并对不同含水率煤体发生煤与瓦斯突出时突出强度变化规律进行模拟试验研究。结果表明：研制开发的大型煤与瓦斯突出模拟试验系统的模拟试验结果与煤与瓦斯突出事故实际较吻合,且系统可靠性较好;随着含水率的升高,煤体发生煤与瓦斯突出的可能性减小,煤与瓦斯突出强度也呈减小趋势;在试验煤体含水率情况下,含水率与煤与瓦斯突出强度呈二次曲线关系。     

爆破对矿井突出的影响分析

 用煤与瓦斯突出的“球壳失稳”理论对煤层中的爆破作用进行了分析, 证明爆破对煤层的突出危险性影响是比较小的。但在有坚硬岩层伴生的条件下, 爆破产生的振动容易导致破裂带中的煤体冒落, 使得那些有突出危险的软煤突然暴露, 引起突出。由此解释了突出矿井中出现的过煤门突出和爆破“门坎”时的突出现象。     

煤与瓦斯突出矿区地应力场研究

 (College of Resources and Environment Engineering,Liaoning Technical University,Fuxin,Liaoning 123000,China)     

四川广(安)-渝(重庆)高速公路华蓥山隧道岩溶突水的研究与整治

比较系统地介绍了华蓥山特长双线公路隧道岩溶突水的地质背景，岩溶分布规律，岩溶水的渗流场以及岩溶突水的补给源，为水害的整治提供了依据。