非可溶岩隧道突涌灾害预测研究及工程应用

 隧道等地下工程施工过程中,突涌事故一般发生在可溶岩隧道中,然而近些年非可溶岩隧道发生突涌事故的案例越来越多,给隧道施工带来重大灾难和经济损失。首先,通过3个突涌事故案例的剖析,揭示非可溶岩隧道突涌的本质是开挖或爆破扰动触发赋存在破碎带或软弱带中的水和碎屑物在自身压力作用下涌入隧道,其孕险环境必须同时具备物质条件、空间条件和触发条件,三者缺一不可。物质条件是充足的水和砾石、砂、泥等原地性或外源性的碎屑物;空间条件是突涌物的存储和运移的破碎带或软弱带等;触发条件是岩体的开挖扰动和爆破扰动。非可溶岩隧道施工过程中突涌灾害的预测就是对掌子面前方能够赋存潜在突涌物的破碎带或软弱带及其带内物质组成、固结程度的辨识。然后,针对突涌灾害的物质和空间条件给出基于地质、物探和钻探的综合超前预报体系;结合实践,重点建立地震波反射法(TGP)成果中的反射幅度比、波轴相似度等参数对异常地质体的地震动态响应特征。最后,将上述成果应用到岩前隧道的F17断层破碎带的预报中,通过宏观工程地质分析和已开挖段的地质调查及试验,全程动态追踪隧道揭露围岩的统计及力学特征;通过未开挖段长距离的TGP探测和短距离的地质雷达和水平钻孔探测,辨识隧道即将揭露区段突涌灾害的孕险环境,实现对断层破碎带位置、规模、空间展布的精确定位,对带内物质组成及胶结程度的确认,成功预测突涌事故的发生。实践证明,上述综合预报技术体系能够预测非可溶岩隧道的突涌灾害,其结果准确可靠,可为类似工程提供参考和借鉴。     

大断面隧道爆破开挖围岩损伤范围试验研究及数值计算

 结合大帽山大断面隧道群的现场声波监测,研究推进式往复爆破作业的双侧壁导坑法施工的大断面隧道的围岩累积损伤范围,声波监测结果表明,在推进式的多次爆炸荷载作用下,围岩将产生一定程度和范围的损伤;侧壁围岩的累计损伤范围主要由与其齐平的导洞I的开挖掌子面爆破决定;其损伤范围随着导洞I开挖掌子面的接近而逐渐增大,当两者齐平时围岩的损失范围达到最大;但当导洞I开挖掌子面逐渐远离和导洞III爆破开挖通过时,围岩的损伤范围并没有扩大,仅导致损伤围岩的损伤程度增大。基于此,在模拟推进式往复爆破荷载作用下围岩的损伤范围时,用与监测断面齐平的单次爆破近似表示推进式的多次爆破,通过DYNA软件将此决定围岩损伤范围的振动速度转化为爆炸压力,再将爆炸压力传递给用UDEC软件实现的各向异性岩体损伤模型,通过与声波监测结果对比,此方法可以较好地模拟推进式往复爆炸荷载作用下围岩的累积损伤范围,并可为类似工作提供参考和借鉴。     

厦蓉高速公路改扩建工程交通组织方案研究

合理的交通组织方案能够有效缓解高速公路因改扩建施工造成的交通影响,山区高速公路因受地形地势的制约,改扩建交通组织方案较平原区设计困难,研究山区高速公路改扩建交通组织方案对缓解改扩建施工造成的交通压力尤为重要。以厦蓉高速公路漳龙段改扩建工程为例,根据山区高速公路改扩建工程特点,系统分析了施工期间交通组织总体方案,探讨了转换段、长下坡路段及原位拓宽隧道的交通组织方案设计经验,保障道路通行能力和行车安全。     

高速公路扩建大断面特小净距隧道爆破稳定控制技术研究

 以国内罕见的大帽山隧道为工程背景,结合国内现有研究成果和规范,研究新建隧道爆破施工时确保既有运营隧道安全稳定的控制技术。以现代信息化施工理论为依据,充分运用现场监控量测,将既有隧道质点振动速度的临界值确定为20 cm/s,对既有隧道爆破质点振动速度进行监测、回归分析和爆破参数的优化;最终现场监测结果表明,优化后的最大装药量等爆破参数设计合理,该爆破设计在现阶段未对既有隧道安全产生较大影响;同时,运用数值模拟的方法,得到中夹岩和既有隧道壁面的质点振动速度随时间的变化规律,所得最大振速符合规范要求,验证该次爆破设计是合理的。通过数据分析得出隧道肩部的振动速度是隧道底部的1.19～3.99倍,隧道腰部的振动速度为隧道底部的1.10～3.11倍,迎爆侧振动速度为背爆侧的5～10倍。该研究成果为今后类似隧道工程的爆破掘进工程在理论上和施工方法上提供参考借鉴。