岩溶隧道突水突泥致灾构造评判方法研究

针对岩溶地区隧道工程建设广泛面临的突水、突泥灾害风险,提出一种集成地质识别、物探解 译和钻探揭露的突水、突泥致灾构造评判方法。结合岩溶发育及其工程地质特征,提出突水、突泥构造 在地质识别、地质雷达法等勘探手段中的典型判据。以重庆石柱至黔江高速公路七曜山隧道为案例,阐 述该评判方法的实施流程及原则。结果表明:岩层倾角及其组合方式、地质构造、地表形态等地质因素 显著影响突水、突泥的发育及发生过程,且上述因素在地质雷达探测及钻探揭露过程中存在明显征兆及 典型判据;岩溶隧道突水、突泥致灾构造评判方法以“地质先行,物钻协作,贯穿全程,动态反馈”为实施 原则,能够有效提高致灾构造的识别准确度。     

隧道岩溶段涌水突泥风险评价体系初探

研究隧道施工过程中岩溶段发生涌水突泥地质灾害的风险评价体系,为预防和治理灾害提供依据,尽可能降低施工过程中灾害带来的损失。首先,根据风险控制目标和形成条件划分风险影响因素,基于风险评价理论建立岩溶隧道涌水突泥地质灾害发生的风险综合评价模型。其次,通过资料收集、地质调查、洞内观察、仪器探测等方法获得评价要素的基本特征资料,明确风险指标要素的分级标准。最后,通过工程案例分析,按三阶段控制目标进行综合评价与验证。结果表明:考虑影响因素的动态属性,对涌水突泥地质灾害进行分阶段风险评价更符合工程实际情况;暴雨和岩壁厚度对风险发生概率影响较大,应着重控制;有针对性的治理措施可明显降低风险。研究成果可以广泛应用于水利、交通、矿山等项目的工程施工管理,为编制施工方案和实施灾害防治措施提供依据。     

狮子山隧洞突涌介质特性与致灾模式

为了掌握玄武岩地层向斜构造不良地质体构造特征与突泥突水机制,以滇中引水工程狮子山隧洞穿越乌龙坝向斜构核部附近突水突泥灾害为例,研究了该段突水突泥灾害演化与致灾地质构造、致灾介质基本特征与致灾动力及诱发机制。结果表明：(1)突涌原因为构造向斜上盘节理裂隙密集带储水构造使下位凝灰岩裂缝扩展发育崩解软化、泥化,连接上部储水构造体,导致致灾介质体突涌;(2)突水突泥致灾介质类似稀性泥石流,瞬时爆发涌出,携带巨大能量;(3)隧洞卸荷坍塌、地下水作用及应力释放等共同作用导致了灾害形成。研究成果对隧道穿越褶皱构造防治突泥突水灾害具有一定指导意义。     

隧洞突泥涌水灾害处理施工

在地下工程施工过程中不可控施工风险较多，在众多灾害中，突泥涌水造成的工程损失规模一般较大，且在事故发生后，如何正确处理，避免二次灾害的发生尤为重要。通过对某隧道发生突泥涌水灾害后的处理措施进行详细介绍及总结，为后续同类工程在施工过程中遭遇突泥涌水处理时提供参考，尽可能地降低灾害影响。     

基于变质量突水模型的隧道开挖安全厚度研究

突水突泥是隧道穿越岩溶、风化花岗岩等软弱地层常面临的地质灾害之一。在隧道开挖过程 中，预留必要的安全厚度是保障岩土体不被高水压击穿，遏制突水突泥灾害的重要措施。为了确定合适 的安全厚度，首先基于溶质运移和多孔介质渗流理论，导出可以考虑软弱地层颗粒物迁移的多场耦合突 水突泥理论模型；其次依托实际隧道工程，采用 Ｃｏｍｓｏｌ多场耦合系统开展不同安全厚度下的隧道渗流 侵蚀特性数值研究。通过分析地层孔隙率、渗透率、涌水及涌泥量发展规律，评定发生潜在突水突泥灾 害风险，进而确定合理的安全厚度。结果表明:防突厚度小于 4ｍ时，短时间内掌子面前方颗粒即发生 显著流失，极易形成突水通道，涌水涌泥量大大超过开挖设计的标准。当防突厚度大于 5ｍ，地层围岩 孔隙率、渗流通道得到有效遏制，掌子面的涌水涌泥均得到有效控制。从安全、经济、技术角度分析，防 突厚度建议取 4ｍ～5ｍ。     

下穿岩溶天坑隧道暴雨期涌水量峰值估算方法

岩溶地区隧道建设不可避免会遭遇涌水灾害,突涌水量估算是岩溶隧道施工抢险与后期处治方案制定的重要基础。天坑洼地是岩溶地区特殊地貌单元,是联接岩溶地区地表水与地下水的重要通道,下穿岩溶天坑隧道涌水量不仅受岩溶区水文地质条件控制,而且还受到暴雨期岩溶天坑小流域地表径流补给的影响。结合实测数据和统计数据,基于小流域暴雨资料推求地表汇流洪峰形成机制,提出了一种考虑岩溶天坑流域地表径流补给的下穿岩溶天坑隧道暴雨期突涌水量峰值估算方法,并结合鸡冠山隧道的隧址区地形地貌、水文地质条件与实测涌水资料,开展了案例分析计算与实测涌水量对比。结果表明：传统涌水预测方法无法考虑暗河与地表水补给的影响,与实测结果差距很大,本方法能够准确预测隧道下穿岩溶天坑区暴雨期突涌水量峰值,为保障岩溶区隧道施工与运营安全提供重要支撑。     

基于属性识别理论的隧道突涌水危险性评价

岩溶突水是隧道建设面临的主要地质灾害问题,在西南地区尤为严重,为确保隧道修建顺利,实现对其的专项突涌水危险性评估,依托西南地区某隧道工程实际,结合突涌水致灾因素的统计分析成果,根据该隧道工程的水文地质情况,以围岩分级、岩石可溶性、地质构造、地形地貌等参数作为一级评价指标及其相关表征参数作为二级指标,并采用层次分析法确定对应指标的权重,建立了基于属性识别理论的隧道突涌水危险性评价模型,通过进行单指标属性测度分析、多指标属性测度分析和属性识别,实现了对该隧道突涌水的危险性评估。评估结果可为后续设计排水及施工进度安排提供理论支持。     

滇中引水工程昆呈隧洞岩溶水文地质问题研究

通过对昆呈隧洞工程区岩溶发育规律,地下水系统的补给、径流、排泄及岩溶管道系统发育下限研究,昆呈隧洞处于各岩溶水系统强径流区水平径流带中,溶蚀强烈,多为水平岩溶形态,隧洞穿越可溶岩地层所引起的涌水、突水和突泥问题较为突出。针对不同的岩溶灾害类型,结合超前地质预报对隧道涌突水进行注浆堵水加固,满足隧道的安全开挖施工要求。     

隧道涌水突泥风险分级方法及工程应用

隧道涌水突泥具有突发性和严重的破坏性，给隧道施工人员的生命安全造成严重的威胁。为了提高技术人员对涌水突泥的风险管控水平，实现涌水突泥风险的分级管理，通过对隧道通水突泥机理及其影响因素的分析，提出了隧道涌水突泥风险的分级方法。研究结果表明，隧道涌水突泥的风险等级取决于涌水突泥发生的概率等级以及涌水突泥发生后造成的后果等级两个因素；涌水突泥的概率等级取决于地下水水压、水量、围岩破碎及软弱程度、隧道设计施工管理水平等因素。     

基于组合赋权法-TOPSIS法的北天山隧道突水风险评价研究

在岩溶地区修建地下工程,特别是隧道工程,由于受地下岩溶水的影响,施工中常常会发生突发性的突水突泥地质灾害。为此,基于新疆北天山隧道突水灾害发生的影响因素,建立以地层岩性、地形地貌、地下水位、不良地质构造、气候降水等影响因素为主的指标评价体系。同时采用主观赋权法层次分析法计算主观权重,采用客观赋权法熵权法计算客观权重,将两者结合起来形成主客观组合赋权法用来计算综合权重。然后结合组合赋权法-TOPSIS法构建一种新的隧道突水风险评价系统,对新疆北天山隧道进行突水风险评价,评价结果在实际开挖中得到了较好的检验,体现出了准确性,说明该法对于隧道突水风险评价具有可行性。     

基于人工神经网络的隧道断层带突涌水风险评估

为准确评估山岭隧道施工穿越岩溶断层带时突涌水风险，以人工神经网络为预测工具，开展了隧道断层带不良地质体的突涌水风险评估研究。在广泛参阅各类规范及文献的基础上，考虑影响岩断层带涌水灾害发生的13个主要风险因子构建了风险评估指标体系。应用工程实例数据训练、测试神经网络，采用反向传播算法计算并传递误差，在数次训练中优化网络参数，实现了隧道断层带涌水风险等级评估。泛化测试结果表明：建立的人工神经网络模型能够快速、精准地预测断层带涌水风险等级。提出的隧道断层带涌水风险评估方法克服了传统风险评估方法主观性和不确定性强、计算冗繁等问题，可为隧道施工突涌水风险评估提供参考。     

贵州省夹岩水利枢纽猫场隧洞11+316处涌水突泥机理与处理措施

贵州西部地区是典型的岩溶峡谷区,山高谷深,碳酸盐岩大面积出露,经历多期地质构造运动后,岩溶极为发育。夹岩水利枢纽及黔西北供水工程是贵州省迄今为止最大的水利工程,隧洞长距离输水,并穿过复杂的岩溶区,面临一系列不良地质问题,是本项目的特点和难点,特别是涌水突泥问题尤为突出,给隧洞施工和设计带来了巨大的挑战。总干渠猫场隧洞桩号11+316处出现涌水突泥,主要成分为黏土及砂砾石层,层理性好。通过对该处涌水突泥机理分析,提出相应的处理措施建议,为处理类似工程地质问题提供借鉴。     

暗河发育区岩溶隧道突涌水洪峰流量估计

地下暗河是岩溶隧道建设与运营重大的安全风险,暗河发育区岩溶隧道突涌水洪峰估计是岩溶隧道施工抢险与后期处治方案制定的重要基础数据。地下暗河洪峰流量不仅由岩溶区水文地质条件控制,而且还受到暴雨期地表径流补给的影响。本文结合实测数据和统计数据,围绕小流域暴雨资料推求出地表汇流洪峰和地下暗河汇泄流洪峰,提出了一种考虑地表径流补给的暗河发育区岩溶隧道突涌水洪峰估计方法,并结合翠屏隧道的地形地貌、水文地质与实测涌水资料,开展了案例分析计算并比较实测涌水量。表明传统涌水预测方法无法考虑暗河与地表水补给的影响,与实测结果差距很大,本方法能够较好预测岩溶区因地表汇水补给暗河发育区隧道突涌水洪峰,为隧道防洪护堤高度、涵管过水容量设计、洪峰避险时间提供重要支撑,保障隧道施工与运营安全。     

金子山隧道穿越F2富水断层带的帷幕注浆综合施工技术探讨

宜万铁路地处云贵高原区与长江中下游平原区的结合部,线路沿线地形复杂,其正线桥隧占线路总长的74%,其中70%的隧道穿越碳酸盐岩岩溶地层,隧道穿越岩溶区施工中存在隧道塌方、突泥、突水等高风险,是典型岩溶隧道灾害区。以宜万铁路金子山隧道为依托工程,详细介绍了金子山隧道穿越岩溶富水F2断层的帷幕注浆施工方案,探讨了金子山隧道帷幕注浆的施工组织、机械设备和人员的配备和施工安全保障。宜万铁路金子山隧道穿越长100 m岩溶富水断层的帷幕注浆施工为同类工程的施工提供了必要的技术资料和经验借鉴。     

岩溶隧道施工中综合超前地质预报的应用分析

正目前,我国的岩溶隧道工程逐渐增多,岩溶隧道工程主要处于一些岩溶地区,这些地区工程地质条件主要为富水、岩溶或者断层破碎的地带,在施工过程中为了防止隧道出现塌方、突水突泥等一系列灾害,必须加强采用综合超前地质预报的方法来进行地质调查,只有合理应用地质预报的方法,准确了解岩溶隧道的地质情况,才能使岩溶隧道施工顺利进行。本文主要以向家包二号隧道工程为例,对岩溶隧道施工中综合超前地质预报方法的应用进行     

米仓山隧道涌突水综合预测研究

隧道涌突水是常见的施工灾害之一,严重威胁施工及人员设备安全。如何评价施工中涌突水存在的风险,以及涌突水量的预测对隧道施工建设具有重大意义。依托米仓山隧道工程项目为实例,通过全面的地质调查和地质跟踪,根据岩溶隧道涌水专家评判系统,预测评估可能发生涌突水的类型,进一步筛选评价指标,采用模糊层次分析法fuzzy analytic hierarchy process(FAHP)预测涌突水危险度,最后选取适宜理论公式,定量计算涌水量。该研究对高风险岩溶隧道涌突水预测研究思路与研究方法具有一定的指导意义。     

夹岩水利枢纽及黔西北供水工程猫场隧洞4号施工支洞涌水、突泥处理施工技术

猫场隧洞4号施工支洞为具有多种不良地质情况的辅助施工隧洞,施工中多次发生了特大涌水、突泥等不良地质灾害。通过对隧洞涌水、突泥灾害产生的原因进行详细的分析研究,采取一系列行之有效的处理施工措施,并对洞身进行了超前帷幕灌浆堵水和超前地质预报,快速而有效的完成了涌水、突泥不良地质洞段的施工。介绍猫场隧洞涌水、突泥灾害情况及采取的灌浆堵水处理措施。     

岩溶隧道含水裂缝扩展规律研究

为了探索岩溶隧道在施工过程中经常出现由于裂缝引发突水的灾害机理,利用水压致裂原理重点分析研究拉剪破坏突水和压剪破坏突水的力学过程和裂缝扩展过程中缝内水压分布特征和梯度。研究表明突水临界水压受裂缝的走向、所处位置等因素的影响;含水裂缝发生拉剪破坏所需的临界水压力大于其发生压剪破坏所需的临界水压力;在水力劈裂作用下裂缝的生长呈现间断性特征。研究成果对隧道施工过程中突水灾害的防治具有重要的意义。     

裂隙溶洞对隧道围岩稳定性的数值分析

为探究不同充水条件下裂隙溶洞对隧道开挖过程中围岩稳定性的影响,利用RFPA渗流版数值软件对不同裂隙溶洞充水条件下隧道开挖过程进行数值分析.研究表明:裂隙溶洞中水压的存在对围岩稳定性的影响显著,水压在3MPa以下时,随着水压的增大,隧道围岩破坏程度越大,破坏速度越快,渗流路径越复杂,发生的突水灾害越严重.水压的存在影响着隧道围岩破坏过程能量演化规律,当裂隙溶洞中存在低水压(0MPa、1MPa)时,围岩破坏释放的能量表现为平缓-激增-平缓-激增的演化规律.当裂隙溶洞存在高水压(3MPa)时,围岩破坏释放的能量表现为平缓-激增的演化规律.研究结果对岩溶地区隧道施工过程中突水、危石垮塌灾害防控具有指导意义.     

针对地铁隧道涌水突泥采取的防控施工技术

隧道施工时发生涌水、突泥不仅对作业环境有影响,也会使掌子面不稳定,使喷射混凝土和锚杆施工效果降低。特别是在大量、高压涌水突泥的情况下常常造成重大事故,施工期间应通过采用相关技术和探测手段做好防控工作。