岩溶隧道涌水突泥过程演化研究

综合考虑地质构造、水文特征、施工建设等因素影响,将岩溶隧道涌水突泥过程演化抽象概化为4个阶段:①岩溶地质环境形成阶段为致灾构造的发育演化提供地质条件;②岩溶水系通道扩展阶段为涌水突泥体的储存和流动提供空间;③岩溶涌水突泥临界状态形成阶段主要受致灾泥水体和人为隧道开挖影响;④岩溶涌水突泥释能降压阶段是整个过程的结束,表明灾害已经发生。基于案例统计分析将岩溶隧道涌水突泥依据不同要素划分为3大类11种型:地质构造类(断层型、向斜型、背斜型、岩性分界面型),涌水通道类(裂隙型、管道型、溶洞型、暗河型),涌水突泥类(涌水型、突泥型、突水突泥型)。研究成果对隧道涌水突泥灾害控制的研究和隧道安全施工有一定的借鉴意义。     

双液注浆技术在狮子山隧洞突水突泥处理中的应用研究

滇中引水工程狮子山隧洞3号支洞主洞控制段上游侧多次发生突水突泥事件,其两次突水突泥的总量合计8200m3.为保证安全、平稳地通过突涌段落,现场采用超前预灌浆双液注浆施工技术,在增大经济和社会效益的同时满足了突涌段安全开挖支护的施工要求.文章研究结果可为类似工程的突水突泥控制技术提供借鉴参考.     

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。     

某引水隧洞管棚法施工技术的分析

隧洞工程施工条件复杂,整体性强,受环境制约性强。管棚工法作为隧洞施工的一种辅助方法,当隧洞穿越破碎带、松散带、软弱地层、涌水、涌沙等地段时,管棚及其超前注浆对隧道的稳定起到了保护作用。管棚作为隧洞顶部和边墙的超前预支护,可以有效防止掌子面的坍塌及地层过量变位,为隧洞开挖提供安全保障。同时管棚法施工快、安全性高,是隧洞施工中预防事故的最有效、最合理的辅助措施之一。     

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。     

引汉济渭秦岭隧洞突涌水原因及涌水量预测

针对隧洞开挖施工中常见的隧洞突涌水等地质灾害问题,在分析隧洞涌水区域水文地质条件、有限元渗流计算和达西定律的基础上,研究秦岭隧洞椒溪河段开挖涌水原因并预测涌水量。研究表明:在涌水发生的初期,涌水集中渗漏通道由断层泥及断层角砾填充,发生的流动为渗流,通过有限差分软件数值计算求得的隧洞开挖初期涌水量与实际隧洞开挖涌水初始阶段的涌水量非常接近;在涌水稳定阶段,涌水集中渗流通道发生类管涌的水力破坏,通过集中渗漏通道流入隧洞内的流量为1 671.55 m3/h,与现场实测隧洞涌水稳定时的最大涌水量1 700 m3/h接近。研究成果可应用于水文地质条件类似的隧洞工程涌水量计算。     

填充颗粒占比对砂岩破碎带突涌水通道形成的影响

隧道修建在穿过导水危险性断层时易发生充填体渗透破坏型突涌水。利用 ＥＤＥＭ-Ｆｌｕｅｎｔ耦合计算方法,探究了填充颗粒和骨架颗粒质量比例不同对突涌水通道形成的影响,考虑了固体颗粒间和流体－颗粒之间的相互作用以及流固耦合过程。研究表明,贯通突涌水通道的形成是由于填充颗粒的大量流失。模型中较高的填充颗粒质量占比使得颗粒平均粒径减小,骨架颗粒间接触数量减少,临界水力梯度提高。但当达到临界水力梯度后,在渗流力作用下填充颗粒更易涌出,颗粒流失速度和流失质量增加,骨架颗粒网络较为稀疏,最终孔隙率较大,形成的突涌水通道相对更为贯通。     

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。     

水平旋喷桩加固技术在隧道细砂层中的应用

国内隧道施工技术向“长、大、深”趋势发展,伴随而来的是开挖中遇到各类复杂不良地质,如何既保证施工安全又保证开挖质量,是隧道施工穿越不良地质研究改进的重点。文章结合浩吉铁路王家湾隧道细砂层段落开挖施工,运用水平旋喷技术对软弱不良地层进行加固,形成壳状止水固结体,提高了围岩稳定性,有效解决了隧道开挖过程中涌砂、涌水等问题,保证了施工安全,为类似不良地质隧道施工提供了借鉴经验,具有明显的经济效益和一定的推广价值。     

岩溶隧道涌突水形成机制及岩壁安全厚度研究

为了分析岩溶隧道涌突水形成机制,探讨防涌突水形成所需的最小岩壁安全厚度,基于莫尔-库伦判据探讨了爆破振动对围岩稳定性的影响,以振动加速度为指标推导了损伤区的分布范围;基于断裂力学理论分析了水力劈裂的启动判据,结合强度准则推导了裂隙带的分布范围;同时考虑施工爆破振动作用和高压水力劈裂作用,进一步分析了启动水力劈裂的条件;基于力学理论分析了隧道岩溶段施工过程中涌突水的形成机制,并提出防涌突水所需岩壁最小安全厚度的理论模型和计算公式。研究结果表明:防涌突水所需涌突水岩壁最小安全厚度由爆破严重损伤区、溶洞周边裂隙区、裂隙扩展区、潜在危险区四部分组成,案例的理论计算值与现场实际安全岩壁厚度值接近。研究成果可为中坝等隧道的安全施工提供依据。     

大埋深高水压地层盾构端头加固技术数值模拟研究

滇中引水龙泉倒虹吸隧洞接收端埋深高达72．3ｍ，地层的水土压力较大，盾构接收过程易发生涌水涌砂事故。为此，建立考虑渗流影响的盾构接收端三维模型，分析大管棚注浆和冻结法加固措施下盾构接收过程中引起的地连墙变形、地层变形和地下水渗流场变化规律，研究结果表明:盾构接收过程中，冻结法加固对限制基坑地连墙水平变形及周边土体变形的能力优于大管棚加固；大埋深盾构接收对地表沉降影响较小，可不作为重点风险源进行控制；地下水孔压场形成一个包围开挖面的低压力区，远离开挖面的孔压等值面分布较为均匀；盾构掘进至冻结加固区后地下水的渗流速度远小于大管棚加固区，对于大埋深高水压地层盾构接收工程，冻结法在抗涌泥涌砂方面明显优于大管棚加固。研究成果可为今后类似的大埋深盾构接收工程起到一定的借鉴作用。     

水砂分治导水卸压固砂技术在隧洞涌水治理中的应用

辽宁省重点输供水工程二段2#下游开挖施工时遭遇涌水涌沙不良地质,研究以"以导为主、适时封堵"的策略,采用水砂分治导水卸压微扰动固砂新技术,顺利通过了该不良地质段.通过实践经验可知,在富高压水蚀变砂地层处理时,水砂分治是切实有效的治理手段,只要遵循这一指导思路,就能在这种及其恶劣的地层环境中成功修建隧洞,避免突水突砂淹洞...     

岩溶地质隧洞突水突泥产生机理及防治技术研究

岩溶地质是隧洞施工中经常遭遇的不良地质,很可能引发突水、突泥、坍塌等事件,存在极大的安全隐患。探讨隧洞突水突泥产生的原因,分别采用弹性梁模型和弹性薄板模型(基于摩尔-库伦准则)对岩盘最小厚度进行推导,并在鄂北工程宝林隧洞工程中进行应用。通过对隧洞突水突泥防治技术的研究,提出在不良地质段施工应采取短进尺、强支护、弱爆破、分台阶开挖的方式,当渗水清澈时应加强抽排,当渗出物含有大量泥沙时应及时封堵。     

关于水利工程隧道突涌量测算分析研究

突涌水是水工隧道施工中常遇的地质灾害之一,威胁施工安全,还可能影响经济、社会和周边环境等。文章对典型隧道突涌量测算方法进行梳理,在此基础上参考工程案例实用数据,对案例隧道突涌量进行模拟测算,并将结果与实测突涌量进行比对,探究隧道突涌量测算有效方法并分析测算与实测突涌量出现误差的原因,以为同类工程应用提供研究和技术参考。     

富水地层浅埋暗挖法隧道土体注浆加固施工技术

针对深圳地铁7号线皇岗村站-福民站区间双线隧道,围岩条件较差,水理性质差,遇水易崩解,地下水水位高,局部存在承压水,两隧道净距小,安全风险大等特点,选择"全断面深孔注浆+超前小导管"的组合加固方式,实现了科学、合理、安全快速开挖支护,有效避免开挖过程中的突水突泥等情况的发生,保障了隧道施工过程中掌子面及周边环境的安全。     

高水压越江隧道联接通道渗流应力耦合分析

为直观了解冻土帷幕在高水压下的力学特性,掌握隧道联接通道开挖过程中渗流与应力耦合作用对冻土帷幕稳定性的影响,保证开挖过程的安全,采用大型有限差分软件FLAC^3D, 对联接通道的开挖过程进行了数值模拟。从渗流应力耦合的数值分析角度,详细研究了冻土帷幕中位移场、应力场、渗流场的分布情况;得出了不同水位对冻土帷幕力学性能的影响;孔隙水压力使冻土帷幕的结构受力更加“均匀”;并指出了容易产生应力集中的位置为冻土帷幕的底部与中部,所以施工中应该值得注意。研究成果可为今后的联接通道数值模拟与人工冻结法施工提供参考。     

深埋隧洞突水、突泥机理研究

突水、突泥是隧洞施工过程中的重要工程灾害,对隧洞突涌水机理的研究有助于预报突水灾害和减少隧洞突、涌水事故的发生。本文利用离散元法在模拟动态问题及破碎物质方面的优势,采用颗粒流PFC3D软件,结合流体动力学数值模拟的有限体积法,建立了由裂隙岩体及断层组成的围岩隧洞突、涌水三维数值模型,模拟隧洞突水、突泥的全过程;探讨了集中水源（断层）水压力、岩体裂隙性状等对隧洞突水突泥的影响。据此提出了工程突水、突泥预防中两个重要的概念：突水临界水压力和前方临界突水距离。并提出了隧洞突水、突泥的发生机理,认为突水发生的前提是存在集中的高压水源。水源压力的大小、开挖面至集中水源的距离、岩体强度、岩体裂隙性状是影响突水的主要因素。     

帷幕注浆在阿尔金山隧道突泥涌水处治中的实践与思考

为解决全强风化花岗岩地质条件下突泥涌水突发性、灾害性的难题,依托柳园至格尔木国家高 速公路（Ｇ3011）关键控制工程阿尔金山隧道,在传统帷幕注浆处治岩溶涌水、断层破碎带涌水技术的基 础上,针对阿尔金山隧道高寒、高海拔自然条件下内燃机降效严重、注浆压力损失和水泥水化速度减缓、 早期强度低等情况,结合全强风化花岗岩地层强度低、结构松散,水稳性差,在富水条件下极易崩解形成 流塑体而发生突涌的特点,现场通过 ＴＳＰ、地质雷达和超前水平钻孔等综合勘察预报手段,实验确定新 型注浆材料、压力与配合比,采取前进式、后退式和集束袖阀管注浆等帷幕注浆组合措施取得了较好的 封闭固结效果,为隧道通过富水断层破碎带创造了条件,保证了项目的顺利实施。     

富水软弱地层斜井围岩稳定控制技术研究

富水软弱地层斜井施工易引发围岩塌方、大变形和突涌水等地质灾害,威胁施工人员和机械设备安全,并延滞总体工程进度。以滇中引水工程香炉山隧洞5号施工支洞工程建设实践为背景,分析得出斜井的主要工程地质问题是围岩坍塌、软岩大变形及涌水突泥。结合围岩变形和支护结构受力监测成果论述了围岩的失稳破坏机制,主要分为顶拱坍塌、软弱带挤压外鼓、涌水突泥3种类型。基于对围岩破坏过程及其内蕴机理的认识,采用工程类比、现场应用效果反馈的方法,提出了针对不同失稳破坏机制的的斜井围岩灾害处置措施和稳定控制技术。相关成果可为类似地质条件下的斜井围岩稳定性控制提供借鉴。     

基于抗突涌稳定性安全系数控制的基坑降水最优化模型研究

以广州新白云国际机场第二高速公路北段5标明挖暗埋式隧道基坑降水工程为研究对象，提出了基于抗突涌稳定性安全系数控制的基坑降水最优化模型，给出了基坑底发生突涌破坏临界状态时，对应承压含水层顶板上部剩余临界土层厚度，提出了基坑开挖时承压含水层开始降水的启动时间，以及基坑开挖完成时承压含水层的安全水位，对基坑降水和开挖提出了合理建议，最大程度地控制和减小了基坑周围地面沉降，以科学指导基坑施工。