江阴河塘地裂缝勘察研究

江阴河塘地裂缝最早为发生于1995年的局部小裂纹,持续活动时间已有12年,目前已趋缓。其平面展布特征为走向NE200、线状延伸长达500m的地裂缝带,由主裂缝及主裂缝NW侧的宽约20～60m的凹陷带构成,主裂缝处形成高约20—30cm的陡坎,在凹陷带内一般发育有规模较小的地面裂纹。浅地震勘探及钻探证实,在地裂缝发育处存在隐伏基岩山脊,其走向与地裂缝一致,地裂缝的空间分布与隐伏基岩山脊线基本一致,山脊最浅埋深约64m,山坡坡度约12°～15°,隐伏山体西侧松散盖层一般厚度为140～150m。隐伏基岩面隆起及其所控制的第四系松散层厚度及结构差异是地裂缝发育的空间乃至时间特征的基础,是控制因素;深层地下水的长期超量开采所导致的地层压缩或固结是地裂缝形成的主导因素,该地裂缝正是基岩隆起带地层差异压缩所形成的差异地面沉降的结果。据估算,其发育深度可达基岩隆起的最浅处,实际上已发展成为小断层。     

台缙高速公路苍岭隧道水文地质勘察与涌水量预测

以台缙高速公路苍岭隧道为例，通过水文地质综合勘探方法，查明隧道不同裂隙发育程度岩体的渗透系数K值。然后利用地下水动力学法、地下水径流模数法对隧道开挖涌水量进行了预测。通过施工检验发现，涌水段位置和涌水量总体较接近，说明预测工作对隧道的施工开挖和排水设计具有指导意义。     

裂隙岩体深埋长隧洞断裂控水模型及突、涌水量多因素综合预测

 由于深埋长隧洞围岩的力学、水力学特性明显区别于浅埋隧洞,且深部岩体不易勘探,因此深埋隧洞突、涌水量预测难度较大。针对高地应力、高水力梯度和高地温等复杂的深部地质环境,结合南水北调西线工程,提出了以断裂控水模型为基础的多因素综合评判方法。该方法是以大型断裂带为主要地下水通道的宏观地质模型作为基础;再分别研究对突涌水有影响的各种深部地质环境因素的影响规律;最后对宏观模型估算的突、涌水量进行综合修正。该方法为评价深埋长隧洞突涌水和隧洞施工与防护提供一种新的思路。     

高放废物地质处置野马泉预选场地 地下水同位素分析

 野马泉地区是我国高放废物处置库的重要预选区之一,大面积分布的花岗岩是良好的处置库围岩。为认识研究区的水文地质条件,从水文地质角度评价其作为高放废物处置库场地的适宜性,开展同位素水文地质调查工作。野外调查和氢、氧稳定同位素分析结果表明,研究区浅部和深部地下水均源自大气降水补给,浅部地下水主要由现代和区内降水补给形成,而深部地下水则可能由区域降水补给形成。此外,地下水的氚含量数据表明,浅部地下水系统相对开启,水循环交替能力较强。      

特长深埋隧道基岩裂隙水探测与应用研究

基岩裂隙水的富集对隧道施工安全及建成后的运营管理造成严重威胁。对基岩裂隙水的赋存情况进行准确及时的预测,可有效降低隧道地质灾害的发生几率,确保隧道施工安全。依托宜巴高速公路郑家垭隧道,结合掌子面YK129+843处涌水情况,研究了岩体赋存裂隙水情况下深度偏移图、反射层提取图以及岩体物性图中岩石参数曲线的变化趋势。研究表明TSP超前地质预报方法对基岩裂隙水赋存情况的探测结果比较准确,对类似地质条件下的超前地质预报工作具有一定的借鉴意义。     

Analytical solution for steady-state groundwater inflow into a drained circular tunnel in a semi-infinite aquifer: A revisit

This study deals with the comparison of existing analytical solutions for the steady-state groundwater inflow into a drained circular tunnel in a semi-infinite aquifer. Two different boundary conditions (one for zero water pressure and the other for a constant total head) along the tunnel circumference, used in the existing solutions, are mentioned. Simple closed-form analytical solutions are re-derived within a common theoretical framework for two different boundary conditions by using the conformal mapping technique. The water inflow predictions are compared to investigate the difference among the solutions. The correct use of the boundary condition along the tunnel circumference in a shallow drained circular tunnel is emphasized.     

基于连续介质模型的海底隧道渗流问题分析

 与普通山岭隧道不同,海底隧道的一个显著的特点就是有着无限的水源对海底隧道进行补给。海底隧道开挖引起的地下水渗流带来两方面的问题：一是结构水荷载的确定问题,二是涌水量的预测问题。将围岩看作各向同性连续介质,针对这两方面的问题进行研究。明确孔隙介质中水压力的实质;根据国内外最新研究成果,针对山岭隧道和海底隧道不同的边界条件,对各向同性渗透系数下平面半无限含水空间圆形隧道稳定渗流的涌水量和水压力分布的解析解进行分析;以青岛胶州湾海底隧道为工程背景,采用数值方法比较应力场对渗流场的影响,以及围岩渗透系数、水深、注浆圈渗透系数和注浆圈厚度的改变对围岩孔隙水压力和洞内涌水量的影响。分析结果表明：隧道开挖的成拱效应对围岩孔隙水压力的分布和洞内涌水量的大小影响不大;在不考虑渗流场和应力场耦合作用、水深一定条件下,渗透系数的改变不会影响毛洞孔隙水压力的分布;隧道洞内涌水量随着围岩渗透系数或围岩上覆海水深度的增大呈线性增大;注浆圈渗透系数的减小和注浆圈厚度的增大都可以达到减小隧道洞内涌水量的目的,在实际施工中应该在注浆的经济性和其堵水效果两方面进行综合分析,确定最优化的注浆参数。     

河南平原第四系地下水氢氧同位素特征与补给分析

河南平原第四系地下水氢氧同位素分布特征,总体上由北向南呈渐高趋势,浅、深层地下水系统水的δ18O值变化规律基本一致。平原北部系统水的δ18O值最低,并随着距离黄河越来越近而变得愈来愈小,呈现出"∨"型变化的特征。平原南部系统水的δ18O值最高,并随着距离淮河越来越近而变得愈来愈大,呈现出"∧"的变化特征。平原中部系统水的δ18O值介于该二者之间,且变化较平缓。浅层系统水主要为大气降水补给。深层系统水受开采作用,使得浅层水的越流补给已成为主要的补给来源。此外,平原北部浅层系统水,黄河侧渗补给亦是沿岸地下水的重要补给来源;而平原南部浅层系统水在接受降水补给的同时,还受到淮河的排泄。     

长安高速公路深埋长隧道水文地质问题分析

简要介绍了长安高速公路深埋长隧道隧址区基本工程地质条件,详细研究了隧址区深层地下水的性质、赋存条件、地下水的补排等水文工程条件,并对隧道涌水量估算与影响作了分析评价,为工程施工提供参考依据。     

盾构隧道叠交施工引起的土层位移场分布规律

考虑盾构隧道叠交施工之间的相互影响,应用边界单元法对相邻隧道开挖过程中的三种典型叠交位置关系,引起的地层位移场分布规律及相互影响进行分析。分析结果表明:单条隧道开挖引起的地表最大沉降值出现在隧道轴线的正上方,而两左右或上下相邻隧道开挖的地表及土层内部的最大沉降值则出现在两隧道的纵轴线之间,且偏向上方埋深较浅的隧道。隧道开挖引起的地层深层与浅层变形趋势是一致的,但在两隧道轴线上方深层土体的沉降要远比浅层土体大。叠交隧道的埋深及其相对空间位置关系对土层的位移场有较大的影响。     

海底隧道复合衬砌水压力分布规律及合理注浆加固圈参数研究

 与普通山岭隧道不同,海底隧道深埋于海床之下,地下水的处理是其修建过程中的关键问题,而隧道渗水量控制及衬砌结构水荷载确定又是地下水处理的核心问题。采用“堵水限排”的设计理念,设计海底隧道复合衬砌结构防排水系统,可以实现以较小的排放量明显折减甚至消除作用在支护结构上的外水压力,使海底隧道衬砌结构设计更经济。基于地下水水力学理论,推导海底隧道渗水量和复合衬砌结构外水压力的计算方法,并结合厦门海底隧道工程实践,采用理论分析和数值模拟方法揭示初期支护、二次衬砌以及注浆加固圈等参数的变化对隧道渗水量和衬砌外水压力的影响规律。在此基础上,提出海底隧道复合衬砌合理注浆加固圈参数的确定方法,并在厦门翔安海底隧道穿越F4风化深槽的合理注浆加固圈参数设计中取得成功应用。研究结果可为海底隧道或富水区高水头山岭隧道工程的防排水系统设计提供借鉴和参考。     

基于GIS的厦门海底隧道涌水预报系统研究

应用GIS技术开发海底隧道施工涌水预报系统,实现涌水量动态预测,为施工安全提供技术决策。研究中涌水量的预测采用了解析法和数值模拟方法。技术路线为根据工程施工前的地质勘探资料,进行隧道的涌水量预测,其成果作为背景数据库存放在评价系统中。结合隧道施工过程中的地质信息和地下水信息,对涌水量模型参数进行修正,利用修正后的参数,更新涌水预测评价的基础数据库,以更新后的结果作为施工前方涌水量预测结果。系统实现了海底隧道涌水的动态预测,在厦门海底隧道工程施工应用中表明:系统可为隧道安全开挖中的探水工作提供相对正确而直观的水文地质依据和工程技术保障。     

Potential hazards to a tunnel caused by adjacent reservoir impoundment

A reservoir impoundment located near a tunnel structure negatively affects groundwater seepage to varying degrees. This can result in water inflow, structural collapse, and other engineering hazards during tunnel excavation. In addition, in cold regions, reservoir impoundment and water seepage can exacerbate frost heave damage during tunnel operations. This paper describes a comprehensive case study on the quantitative evaluation of the seepage effects of the proposed Longsheng Reservoir on the adjacent proposed Kouzi village tunnel (located in Ulanchap, Inner Mongolia, North China). An engineering geology survey was conducted to identify the topography and geological features in the tunnel and reservoir area. A geohydrological survey was conducted to identify groundwater runoff patterns and to assess the possible seepage paths. Pumping and injection tests were conducted to characterize the in-situ permeability of the strata. Based on the detailed field information, the seepage field and stress field of the study area were investigated using COMSOL Multiphysics and ABAQUS software. From these numerical simulations, the evolution of the water inflow and the stress/strain field in the shallow buried section of the tunnel could be predicted quantitatively at different construction and operation stages. This study showed that the seepage influence of the Longsheng Reservoir on the Kouzi village tunnel during the excavation and operational stages will be relatively weak. However, structural collapse of the tunnel and water inflow are likely to occur beneath the two gullies. Mitigation measures such as impervious walls and inverted arch structural elements were proposed to address these potential hazards.

     

隧道涌水量综合渗透系数的推导及应用

考虑到地下水流经各层的面积、流量和渗透系数的关系,运用地下水动力学理论,推导在隔水底板水平、无限补给和直线补给边界潜水含水层中,非完整型隧道涌水量计算公式的综合渗透系数。用三种隧道涌水量计算方法,分别代入综合和几何平均渗透系数,计算雪峰山隧道两区段涌水量,与实测涌水量进行对比,结果表明:新的综合渗透系数的算法预测隧道涌水量具有一定的实用价值。     

A semi-analytical method for analyzing the tunnel water inflow

This paper proposed a semi-analytical approach for analyzing the problems of the tunnel water inflow. The approach was developed by using the classical ground water theory. The groundwater problem in a finite domain is transformed to a problem in an infinite domain by the image method and the superposition principle. Using the convolution–deconvolution method, the time-variant inflow problem is transformed to a constant flow problem. The calculation formula was developed for the conceptualized hydro-geological models for the tunnel inflow problems. The computation is simple and fast in comparison with the other 2D and 3D numerical methods. The parameters required in the approach are few and easily estimated. Two cases of the tunnel water inflow were simulated by the approach. The calculated inflows agree well with the general trends of the measured inflow data.     

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。     

某客运专线花岗岩隧道水文地质条件分析及涌水量预测

采用综合勘探方法对某花岗岩隧道水文地质条件进行了分析,通过压水试验,获得隧道各段围岩体的渗透系数,利用地下水动力学方法及经验公式法对该隧道的涌水量进行了预测。经开挖验证实测涌水量与预测涌水量基本一致。     

某高速公路隧道出口端涌水对地表饮用水源的影响分析

保护饮用水源是隧道建设过程中必须重视的关键问题之一,若处理不当,易引起民众纠纷。本文以某在建高速公路隧道为例,在开展隧道涌水及地表水源点水质和水量动态监测的基础上,通过估算隧道排水的影响范围、分析隧道及水源点流量变化特征和开展隧道涌水来源识别工作,分析得出,隧道建设对水源点M1影响较小,对M2影响最为突出,与M3存在紧密联系,但有明显滞后,当其中之一出现流量增加或减少趋势后,另一者会在地下水系统动态调节并达到新的平衡后出现相反的变化趋势。上述结论可为科学评估隧道施工对饮用水源的影响和向隧道建设单位及有关部门解决因隧道施工而产生的水源纠纷提供科学决策依据。     

Optimum model extent for numerical simulation of tunnel inflow in fractured rock

The objective of this study is the introduction of an optimum model extent in discontinuous rock masses for tunnel inflow assessment using numerical models. Tunnel groundwater inflow is an important problem in tunneling, and numerical simulation is widely used for estimating the amount of tunnel inflow. An adequate size of the model domain is of very high importance when using such models. On the one hand, if the tunnel boundary is too close to the outer model boundary, the simulated inflow rate into the tunnel is significantly overestimated (which will be shown in the present study). On the other hand, if the model domain is very large, models may become “unhandy”, and simulations become very expensive with respect to computer memory and CPU. In this technical note, an approach is presented that derives an optimum model extent for numerical simulation of tunnel inflow in fractured rock. The approach uses the two-dimensional universal distinct element code (UDEC). The impact of different model parameters, such as tunnel radius, groundwater level, joint spacing, joint dip/dip direction and joint aperture on the optimum model extent has been evaluated. Based on the results, an optimum model extent chart is presented that allows modelers a quick determination of the optimum model extent as a function of the most significant parameters, which are the tunnel depth under the groundwater level, tunnel radius and joint spacing.     

浅埋盾构隧道地基弹簧刚度的求解方法

把浅埋盾构隧道简化为半无限平面的挖孔问题,采用平面弹性理论的复变函数方法,推导了反应位移法中浅埋盾构隧道地基弹簧刚度的解析公式。设定不同的埋深和土体泊松比,计算了隧道周边的压缩和剪切地基弹簧刚度,讨论了隧道埋深和土体泊松比对刚度的影响,以及压缩和剪切地基弹簧刚度的关系。结果表明：浅埋隧道与深埋隧道的地基弹簧刚度存在差异;隧道埋深和土体泊松比对地基弹簧刚度的大小和分布规律影响很大;浅埋隧道的剪切与压缩地基弹簧刚度之比沿隧道周边变化。