侧壁垂直发育板状溶洞隧道开挖围岩稳定性研究

针对喀斯特地貌中平行于隧道走向分布的垂直型板状溶洞岩体,采用数值试验的方法对隧道开挖后的围岩稳定性进行分析,得出以下结论:1相对于无溶洞岩体,有板状溶洞岩体模拟在隧道开挖后围岩位移的最大值增大了24%;2无溶洞岩体在隧道开挖后围岩的应力场表现出中心对称分布状,有板状溶洞岩体在隧道开挖后,隧道围岩的应力分布呈非对称状态;3与无溶洞岩体相比,有板状溶洞岩体在隧道开挖后的最大压应力、最大拉应力分别增加了26%、228%;4无溶洞岩体隧道开挖后围岩未出现明显的屈服破坏区域,而有板状溶洞岩体在底板中心偏溶洞方向处出现了拉伸破坏区域。上述结论可为确保隧道稳定性而进行的岩溶处理工作提供参考。     

溶洞对隧道爆破开挖影响的数值模拟研究

在岩溶地区采用钻爆法进行隧道开挖施工,溶洞的存在对隧道爆破开挖安全有直接影响,严重者会造成塌方、伤亡等重大事故．以圆梁山隧道岩溶地形为背最,采用DYNA-2D软件数值模拟了层状岩溶地区的既有溶洞对隧道爆破开挖的影响,并结合现场进行了研究．研究结果表明,当溶洞与隧道处于不同空间位置关系时,隧道爆破开挖时的应力将重新分布,在隧道拱顶、直墙和墙脚不同位置会出现破坏危险区域．结合现场进行的数值模拟结果与现场隧道破坏状况一致,验证了数值模拟的可靠性,为隧道施工提供了参考依据．     

岩溶地质条件下隧道施工技术

结合湖北沪蓉西高速公路20标米汤山隧道和漆树槽施工中对不同类型溶洞的治理实践,介绍公路隧道溶洞的治理方法和施工工艺,并对溶洞段隧道开挖超欠挖的控制和塌方预防及处理等,提出一些建议和看法.     

某水电站右岸进场公路隧道K2溶洞坍塌处理分析

某水电站进场公路位于右岸,是施工营地、料场与外界连接的主要通道。工程于2002年10月开工,至2003年2月19日隧道进口段开挖至桩号K0+326,掌子面揭露K2溶洞,由粘土夹碎块石组成的溶洞充填物稍后即发生坍塌堆积于隧道内,并向洞外推移至桩号K0+260处,近66 m洞段全为溶洞坍塌物充填,进口段隧道施工被迫中断。随后对充填物进行清理,并采用导洞开挖至隧道顶板溶洞处进行混凝土回填,待回填混凝土凝固形成保护盖后,对其下方溶洞坍塌物进行清理和后续洞段的开挖。爆破开挖后发现回填混凝土盖沿洞壁下座并出现裂缝,为防止其进一步的变形破坏,在顶拱中心角150°范围内采用管棚进行加固,管棚完工后洞段开挖顺利进行。至此K2溶洞处理及其坍塌物清理前后历时半年有余,至今隧道已安全运营十年有余。     

三车道大断面公路隧道软弱围岩施工技术

重庆外环玉峰山隧道施工时遭遇了煤窑采空区、大溶洞、松散围岩堆积区、富水段,施工中采取了三台阶预留核心土、CRD工法、单侧壁导坑法和双侧壁导坑法实现了安全通过.结合玉峰山隧道的工程实际,介绍了隧道通过大溶洞充填区和松散围岩堆积区所采用的开挖方法和辅助施工方法,总结出了一些三车道大断面公路隧道软弱围岩的施工技术,希望能对类似工程有一定的借鉴作用.     

地质雷达在岩溶隧道超前地质预报中的应用

在岩溶隧道施工中,对掌子面前方一定范围内的地质情况,进行超前探测和预报是保证隧道施工安全的有效措施。该文介绍了地质雷达的原理及方法,并结合实际工程,通过地质雷达扫描特征的具体分析和隧道实际开挖现场跟踪,对岩溶隧道不良地质进行预测、预报。实例表明采用地质雷达对隧道开挖中可能遇到的溶洞、断层、含水裂隙等不良地质体有较好的预测效果。该文对类似的隧道超前地质预报工作具有一定的指导意义。     

圆梁山隧道粉细砂充填型溶洞注浆技术探讨

圆梁山隧道穿越毛坝向斜东西两翼及核部，根据隧道开挖揭示，大型、高压、富水充填型溶洞十分发育，水量大，水压高，突水、突泥、涌砂现象十分严重，施工难度极大。以圆梁山隧道2号粉细砂充填型溶洞注浆施工为例，介绍了在高压、富水、粉细砂充填型溶洞注浆施工中，注浆材料、注浆参数以及注浆工艺选择等方面应注意的问题。     

考虑溶洞影响条件下的隧道衬砌受力数值模拟分析

以云南蒙文砚高速公路项目东山隧道施工为依托,通过有限元分析软件abaqus从三个方面模拟溶洞对隧道衬砌受力的影响情况。这三个方面包括不同大小、距离隧道开挖面远近不同、与隧道竖轴夹角不同的溶洞对隧道衬砌的影响。当溶洞洞径2 m,距离隧道6 m时,随着溶洞中心与隧道衬砌轴线所夹角度变大,隧道拱墙和仰拱的Mises应力呈增大趋势;拱顶应力值则先减小,后增加。当溶洞洞径2 m,与隧道角度45°时,随着溶洞与隧道的距离不断增大,拱顶和拱墙处的Mises应力总体呈降低趋势;仰拱应力则是先增大后减小。当溶洞与隧道角度45°,距离6 m时,随着溶洞洞径不断变大,拱墙和仰拱处的Mises应力整体呈上升趋势;拱顶处则相反随着溶洞尺寸变大,其应力值在不断减小。与拱顶和仰拱相比,隧道衬砌拱墙处的应力值明显偏大。     

超前地质预报方法及其应用

山岭隧道地质条件复杂,当遇到不良地质条件如溶洞、断层、岩溶水时常常发生突水突泥、塌方等地质灾害问题。为防止该类事故的发生,开挖前必须对隧道前方的地质情况有所了解。通过隧道超前地质预报技术手段,将各种预报方法在实际工程中加以应用,得到的预报结果表明,各探测方法的相互印证体现了综合预报的重要性及准确性,证明在隧道施工过程中,采用综合超前地质预报较为行之有效,在复杂地质条件下应推荐采用。     

基于C-ALS的特大溶洞三维探测及其安全分析

在研究三维激光扫描原理的基础上, 对溶洞的激光探测方法进行了研究。针对复杂溶洞激光扫描点云数据, 研究了点云数据最小距离准则与最大张角准则的精简算法、三维点云数据坐标变换与数据拼接原理。以张家界向家包2号铁路隧道溶洞为例, 采用C-ALS探测系统对溶洞进行了三维激光探测, 对获取的溶洞点云数据经过精简、转换坐标和拼接处理后, 运用三维矿业软件Dimine建立了溶洞三维模型, 在此基础上完成体积计算、关键位置平剖面输出, 并重点研究了平行隧道、垂直隧道及沿溶洞延伸三个主要方向上溶洞与隧道工程的三维空间位置关系, 得出了不同剖面上溶洞与隧道的直线距离。研究结果对指导隧道路线规划、安全施工具有重要工程意义。     

基于岩石损伤统计强度理论的桩端溶洞顶板稳定性分析方法研究

在综合分析岩溶区桩端溶洞顶板稳定性常用计算方法的基础上,结合岩溶区嵌岩桩工程特点及溶洞顶板受力特性,建立了符合其工程特点的岩溶区桩端溶洞顶板稳定性分析的力学模型。运用弹性理论基本原理,导出了岩溶区桩端溶洞顶板岩层应力计算公式,并引入修正的Mohr—Coulomb强度理论,建立了岩溶区桩端溶洞顶板安全厚度及桩端荷载确定新方法。将该方法应用于某实际工程溶洞顶板的稳定性分析,效果良好。对影响溶洞顶板稳定性的各种主要因素进行了深入分析。     

基于数值分析的回填型岩溶隧道施工技术研究

为保证那丘隧道特大型溶洞地段主体结构的施工质量与结构稳定性, 在隧道底部溶腔已处治的基础上, 提出了主洞洞身开挖与初期支护施工技术, 并运用FLAC^3D对特殊断面的开挖施工进行模拟, 通过分析围岩位移与结构应力计算结果, 对岩溶整体结构开挖与支护效果进行了评价。结果表明, 围岩最大位移为5 mm, 支护结构应力小于设计抗压强度, 均符合施工设计规范指标。最后, 结合现场监测数据与数值模拟结果, 通过对比分析, 验证了实际施工技术的合理性, 可为类似工程提供参考。     

复合桩基处理溶洞顶板较薄地层的应用研究

在《岩溶发育地区桩基特性模拟研究》项目成果模式的指导下,对溶洞顶板较薄的地层采用了人工挖孔桩＋旋喷＋钢管桩的复合桩基加固方式, 详细介绍了复合桩基设计方案的优选过程及其承载力计算。实践证明,该设计方案对类似工程具有一定借鉴作用。     

隧道施工中溶洞超前探测的雷达技术应用研究

岩溶山区隧道施工过程中,大型充水溶洞是造成隧道突水突泥事故的重要因素。该文以现场试验为基础,研究了雷达探测技术在岩溶洞穴探测中的应用,分析了典型溶洞的雷达图像特征,论述了雷达探测的频率选择、探测方法、影响因素与控制方法等相关问题,提出了雷达在隧道中探测岩溶洞穴的技术流程。     

下伏溶洞嵌岩桩极限承载力试验研究

基于相似理论设计并完成了下伏溶洞嵌岩桩承载力破坏模型试验, 研究了顶板厚度对下伏溶洞嵌岩桩极限承载力的影响。结果表明: 下伏溶洞嵌岩桩在加载过程中呈脆性破坏, 荷载位移曲线有明显陡降点;下伏溶洞的存在会明显降低嵌岩桩极限承载力, 且主要发生冲切破坏, 冲切破坏体近似圆锥台;桩端荷载分担比随溶洞顶板厚度增大而增大;采用S型生长曲线能较好地拟合不同溶洞顶板厚度时桩端极限承载力变化规律。顶板厚度为1～4倍桩径时, 桩端承载力随溶洞顶板厚度增加呈线性增长, 顶板厚度为5倍桩径时桩端承载力基本趋于稳定值。最后结合规范给出了不同溶洞顶板厚度时的安全系数。     

含有软泥入侵的多溶洞型顶板巷道稳定控制研究

针对有软弱黄泥入侵的多溶洞型复杂顶板,受多溶洞影响,顶板受压时会出现多处无规律的应力集中,易使围岩松动破裂、滑移冒落,承载能力大幅降低。本研究以永聚煤业10#煤轨道大巷为实例,通过实验测定煤、岩样的物理力学参数;采用FLAC3D模拟不同断面形状和支护方式对巷道稳定性的影响,包括巷道围岩塑性区分布规律和围岩应力分布、变形等特征;工程应用与监测,对比不同断面形状与支护方式时巷道围岩稳定性。结果表明：拱形巷道断面及合理的支护方式可改善巷道围岩的应力状态,较好地控制了围岩塑性区破坏范围,有效降低了围岩的变形量,能够更好地维护岩溶入侵溶洞型顶板巷道的稳定性。     

采用沿空留巷新技术 提高矿井安全和效益

根据沿空留巷顶板岩层活动特点,采用水泥浇筑石墙与锚索支护技术维护巷道,不影响巷道的正常使用断面,不用再对巷道二次维修,极大降低了工人的劳动强度,提高了矿井安全和效益。     

仙人溪隧道岩溶水害原因分析及整治措施

针对焦柳铁路仙人溪隧道运营中发生的岩溶水害情况,结合相关的勘察、测试成果,从工程地质及水文地质的角度进行病害发生原因的综合分析,认为隧道洞身存在的破碎岩层、岩溶发育是病害产生的客观地质条件;地表水池、水渠的大量渗漏及地下水的渗流是引发隧道涌水突泥的主要因素。并对整治水害的工程措施提出合理的建议。