岩溶隧道

摘要： 为有效感知岩溶地区高速公路运营隧道衬砌结构受力和变形发展状况,分析病害成因并及时预警潜在风险,文章依托河池至都安高速公路高岭二号隧道结构健康监测系统工程实例,从监测断面和内容的选取,以及测点布置等方面,探索了岩溶地区高速公路运营隧道结构健康监测系统构建技术。近7个月的监测数据表明,该健康监测系统能较好反映隧道衬砌结构的受力和变形规律,具备良好的可实施性。

摘要： 近年来,黔桂、广昆、沪昆等铁路隧道运营期间发生了若干起边墙开裂、仰拱隆起、无砟道床变形等水害事件,直接影响着衬砌、轨道等结构的正常使用功能及耐久性能,严重的病害则直接威胁着铁路隧道特别是高速铁路隧道的正常运营安全。为有效降低复杂岩溶地区隧道工程的水害风险,通过调研目前铁路隧道主要水害类型,分析现行衬砌排水系统存在的问题,提出一种适用于岩溶隧道的新型衬砌结构,通过建立有限元模型,对衬砌结构受力进行对比分析。主要结论如下:(1)研究提出的“疏水型箱式隧底衬砌”,具有“隧底开挖施工方便、不良地质适宜性强、排泄路径直接、隧底泄水快、排水断面自由度高、泄水能力强”等特点,能充分满足复杂岩溶隧道受力及排水的需求;(2)同现行仰拱型衬砌结构相比,在不增加结构厚度及配筋的基础上,疏水型箱式隧底衬砌结构受力更为均衡。

摘要： 我国西南山区灰岩分布广泛、岩溶十分发育,隧道建设中经常遭遇突涌水事故。以楚大高速公路九顶山岩溶隧道为例,针对该岩溶隧道发生突涌水的断面(左幅ZK281+940),基于综合物探推测出的涌水体空间位置及规模形态,建立了概化计算模型,并采用非连续变形分析(DDA)方法对高压岩溶水作用下隧道顶板破坏、发生突涌水事故的过程进行了数值模拟,分析了隧道围岩破坏机制和突涌水事故发生的条件,以及不同溶腔水头作用下隧道围岩的变形演化规律,得出导致隧道突涌水发生的安全临界水头,并与现场监测结果进行了对比验证。结果表明:溶腔水头与隧道突涌水事故的发生高度相关,当溶腔水头超过安全临界水头时,该岩溶隧道将会发生突涌水事故,数值模拟结果与现场监测结果基本一致。该研究结果可为类似地质条件隧道突涌水防治提供参考。

摘要： 为加强岩溶隧道突涌水预警的准确性,基于理论分析方法及岩溶隧道实际特点,提出溶洞侵入及未侵入隧道两类情况下的岩溶隧道突涌水预警体系的建立方法。通过理论分析,确定了突涌水的主要影响因素及其发生过程中变化显著的监测项目。选择溶洞特质、水的变化、岩盘破损程度、节理裂隙形态为预警体系的主要评价指标。根据溶洞与隧道相对位置关系,建立溶洞侵入及未侵入隧道两种类型的突涌水预警体系。工程应用显示预警结果与现场吻合较好,验证了预警体系的合理性与可行性。

摘要： 成兰铁路柿子园隧道于2018年8月发生了强降雨,降雨量最高达364.4 mm,强降雨后发生了特大涌突水,对隧道产生严重影响,为了研究涌突水的原因,采用水文地质调查、水文学和水文地球化学等方法对涌突水来源和过程进行了识别与分析。研究结果表明:(1)隧道涌水具有岩溶水化学特征,径流途径多为岩溶管道;(2)涌水量与降雨量具有线性响应关系,大气降雨是涌突水的主要补给来源,周边河流与涌突水水力联系较低;(3)暴雨破坏了隧道上覆岩溶含水层结构,致使渗透系数急剧增大是涌突水主要原因;(4)岩溶发育地层为隧道涌突水灾害发生主要段落,在治理时围绕预测涌水量危险较大的段落,进行重点治理。

摘要： 岩溶是山岭隧道施工过程中最常见的地质灾害之一,其极易因不同位置、不同规模的溶洞而影响隧道整体稳定性,导致隧道支护结构开裂、渗漏水等病害。为深入研究岩溶的超前探测技术及其对隧道结构稳定性的影响规律,结合丁家湾隧道的工程实例,全面分析其工程特性,利用地质雷达对掌子面前方溶洞情况进行精准探测,并利用数值模拟手段对不同工况下溶洞对隧道整体应力分布情况的影响进行研究。研究成果为岩溶隧道灾害处治提供了技术支撑。

摘要： 管道型岩溶突水是一个复杂的多场耦合的非线性渗流问题,致灾具有突发性。为揭示管道型岩溶突水灾害的发生机理,文章基于多物理场耦合作用机理,开展了不同溶腔水压、岩溶管道内不同填充介质、不同岩溶管道宽度及岩溶管道长度条件下的多场耦合分析。得到以下结论:(1)管道型岩溶破坏模式下发生的突水灾害,根据填充介质透水性能的异同而表现不同;(2)流体从富水溶腔中流出时流速较小,流经岩溶管道后流速逐渐增加,进入隧道后达到最大值;(3)影响突水过程的因素主要有:富水溶腔水压、岩溶管道或断层裂隙带内填充介质的种类、岩溶管道的宽度、隧道与水源的距离,其中,岩溶管道宽度及岩溶管道内填充介质类型对突水影响大于其他因素。

摘要： 沉降是隧道常见病害,尤其在岩溶地区,严格控制隧道沉降成为工程建设重难点。为研究岩溶隧道沉降规律,基于支持向量机理论构建沉降预测模型,通过模型误差分析、模型实际应用、数值模拟分析等,得到沉降控制措施。研究结果表明,隧道拱顶沉降随着时间的增加而增大,且预测值与实测值之间的误差越来越大,但仍在可接受范围内,其中最大误差为5.86%;随着局部锚杆间距加密至0.7m或局部锚杆支护长度增至6.0m,锚杆支护效果得到提高,且树脂锚杆支护效果优于砂浆锚杆。

摘要： 针对平行导洞扩挖施工导致隧道与溶洞间围岩安全厚度不足问题,将围岩与注浆结石体、衬砌结构与注浆结石体视为复合围岩,采用岩石真实破裂过程分析软件(realistic failure process analysis,RFPA)对复合围岩破裂突水演化过程进行数值模拟,探讨了不同厚度和类型复合围岩的抗水压能力。结果表明:复合围岩破坏分为外层注浆结石体破坏和内层围岩破坏两个阶段;围岩、注浆结石体厚度越大,复合围岩抗水压能力越高;施作初期支护和二次衬砌将显著提升复合围岩的抗水压能力,当二次衬砌厚度为1.2 m时,抗水压能力可提高至4.44 MPa,为新圆梁山隧道穿越2#溶洞施工合理选择临时二次衬砌参数提供了依据。

摘要： 深埋富水岩溶隧道在施工过程中经常会发生突水和涌泥,严重影响施工进度,甚至会发生严重事故,造成重大经济损失。对于深埋富水地区的隧道,如何有效控制涌水,保证围岩稳定,对工程建设的安全有着重要的影响。以成都至贵阳的应山岩隧道富水段为例进行了模拟研究,利用有限元软件ABAQUS对隧道帷幕注浆进行数值模拟分析,通过对数据进行分析和2种工况的比较,研究了注浆加固圈对涌水流速的影响,根据数值模拟结果对注浆参数进行优化。研究结果表明,注浆圈渗透系数是围岩渗透系数的1/4较为经济合理;注浆范围缩小到4 m以内可以降低工程材料的成本。研究成果可为深埋、高压、富水隧道的施工提供参考。

摘要： 西(安)+(堰)高铁山阳—郧西段位于秦岭南麓,地形高差大、河谷深切,地质条件复杂,开展山阳—郧西段岩溶隧道比选方案水文地质条件研究,对线路方案的选择具有现实意义.从地形地貌、地质构造强烈程度、岩溶发育强度、隧道穿越含水岩组长度及其富水透水性、隧道与岩溶水系统的密切程度、岩溶水主要赋存状态、隧道所处地下水径流带、可能产生的突涌水点、隧道正常和最大涌水量、隧道可能造成的环境水文地质问题的严重程度等10个方面对隧址区岩溶隧道比选方案水文地质条件进行了研究,研究表明,IDK线取直方案岩溶隧道水文地质条件略优于DK线绕行方案秦楚隧道.

摘要： 岩溶隧道下穿高速公路过程中,隧道开挖往往极易影响上覆填土路堤的稳定性,诱发地层及高速公路产生变形.本文以成都至贵阳铁路大方隧道下穿杭瑞高速为研究背景,依据各地层特点,建立了隧道下穿高速公路的地质模型,同时根据地表结构物的重要性,对现场监测区域进行了危险性等级划分,并针对岩溶特殊地质条件,揭示了岩溶隧道下穿公路过程产生的破坏机制,结合实际工程案例给出了相应的施工关键技术.最后依次对隧道洞口地表沉降,路面沉降变形以及路基分层沉降特点进行了分析,研究表明:沉降曲线呈“反向抛物线”特征,隧道边界向上正投影区域沉降值较大,远离隧道边界变形量较小.同时根据曲线变化趋势,对隧道下穿高速公路引起的路面沉降变形划分为3个阶段:初期微小变形阶段、中期变形剧增阶段和后期变形稳定阶段,整体来看,沉降变形均在允许范围内,论证了隧道支护参数的合理,最后总结了地层变形规律.研究成果可为今后类似下穿工程施工提供参考.

摘要： 合理的微地震预警指标是利用微地震监测技术进行灾害预测的关键,以岩溶隧道塌方段为研究对象,基于微地震监测技术,介绍了3种常见的微地震波形特性和识别方法,并采用定量地震学理论对微地震监测数据进行分析,探讨了岩溶隧道微地震活动与塌方的时空分布规律及预警指标,结果表明:塌方发生前,微地震活动性及能量释放明显提高,并且在塌方时刻能量指标量值最大;起初b值略有增加,呈M形趋势,之后随应力的增加基本保持不变或逐渐减小,临近破坏时b值急剧减小;d值明显上升;应力降在塌方前出现突增后急剧下降的现象,之后经过2次破坏循环,在塌方时刻达到极值,地震矩与应力降迅速增大.

摘要： 岩溶隧道掌子面不采取支护措施,极易成为突水灾害的常发部位,其又为隧道施工的工作面,突水灾害势必会带来严重后果.在岩溶隧道掘进过程中,掌子面与前方含水构造间的隔水岩盘厚度留设问题非常关键,决定着突水灾害的发生与否.对掌子面前方隔水岩盘安全厚度的影响因素进行分析,认为岩盘质量与岩溶水压是主导因子.利用三维有限元方法模拟岩溶隧道开挖过程,研究隔水岩盘安全厚度与其主导因子的相关变化规律.基于非线性回归方法,提出了能简单快速预测掌子面前方隔水岩盘安全厚度的数学模型,并为工程实例所验证.该预测模型具有简易、快捷、实用等特点,为岩溶隧道隔水岩盘安全厚度的预测提供了一个为现场工程师所接受的强有力工具.

摘要： 深入分析了岩溶隧道施工过程中涌突水灾害的超前预测预报及风险评价体系的研究现状,提出了国内外关于岩溶隧道涌突水灾害的超前预测预报尚处于探索性研究阶段、如何提高预测预报的精度成为长大深埋隧道施工中涌突水灾害防治最为迫切、最为关键的问题.采用理论分析与实例统计相结合的方法,查明了岩溶隧道涌突水灾害的孕灾环境与主要致灾因子,选取“岩石可溶性、地质构造条件、地表汇水强度、地下水循环交替强度、隧道与地下水位的相对位置关系”5个评价因子,建立了岩溶隧道涌突水灾害危险性预测评价指标体系,并采用定性与定量化相结合的方法,重点对评价指标的量化取值方法进行了研究.

摘要： 从月亮山隧道施工及建成后两方面分析其对地下水环境的影响.在分析隧址区地下水的补给、径流、排泄条件及岩溶发育规律的基础上,采用解析法来定量评价隧道施工产生的涌水量和疏干影响宽度,并预测隧道建成后地下水运动变化规律.结果表明,隧道开挖仅改变局部地下水径流方向,对地下水水位、水量及水质影响不大;建设后隧道结构改变了局部地下水渗流路径,对地下水位影响较小.该研究为其它岩溶隧道涌水量预测及保护地下水环境提供借鉴意义.

摘要： 突涌水是深长隧道遇到的主要地质灾害之一,为有效控制突涌水风险,在勘查阶段和设计阶段风险评价的基础上,基于突涌水风险发生机理,从不确定性角度构建了施工阶段的突涌水风险动态评价模型.首先,根据不确定性理论分析了施工阶段的突涌水风险来源,利用可能性理论对孕险环境的指标信息进行表征,并进一步利用证据理论对风险指标信息进行了融合;随后利用突变理论在表征非线性、跳跃性变化方面的优势,对施工因素对突涌水风险的影响进行了分析.在工程应用中,采用构建的施工阶段突涌水风险动态评价模型,对跃龙门隧道3号斜井突涌水风险进行评价,评价结果与实际施工情况较吻合,为隧道突涌水危险性评价提供了一条有效的途径.

摘要： 随着经济高速发展,在复杂岩溶地质区修建桥梁、隧道等工程愈发不可避免,如何保障这些工程顺利施工及安全运营成为亟待解决的难题.将已有研究成果应用于某典型的岩溶隧道工程,求解了溶腔及隧道周边各特征点的应力,结果表明:1)隧道支护与溶腔处治均可有效降低隧洞周边的应力,但填充处治隐伏溶腔对改善隧道洞周应力的作用不如施作衬砌显著;2)降低溶腔周边应力应主要依赖对溶腔采取有效加固措施,而隧道开挖后及时支护也有一定效果,但十分有限;3)溶腔填充处治与隧道及时支护协同工作,可高效抑制溶腔周边应力发展.

摘要： 石林隧道为Ⅰ级风险隧道,为云桂线全线重点控制工程.本文简述了各种超前地质预报方法的特点,针对石林隧道穿越岩溶、断层、破碎带等复杂地质条件,以地质调查法为基础,运用多种方法进行综合超前地质预报.通过开挖验证,围岩实际情况与预报结果基本吻合,使隧道施工在高风险段落能够及时采取有效的预防措施,并优化了施工方法,为石林隧道的安全施工提供了强有力的信息支持,使石林隧道安全快速的通过了各种不良地质地段及高风险段落.

摘要： 通过鸡冠山隧道涌水实例及广泛收集岩溶地区隧道涌水案例,总结出岩溶地区隧道季节变动带涌水具有反应时间快、水量大、泥沙重的特点,并综合分析地下水季节变动带隧道的水文地质特征,将其划分为一般山岭隧道及向斜构造地下水位变动带两种类型,且对两种类型涌水机理进行了阐述.岩溶地区隧道前期勘察应重点划分隧道岩溶地下水系统及地下水动力分带,查明岩溶发育特征与规律;施工期和运行期应结合岩溶揭露情况和涌水情况开展针对性的补充勘察,做好降雨、涌水过程和涌水压力监测,判断和预测最大外水压力和涌水量.针对涌水问题,提出封堵和排泄两种处理思路:施工开挖揭露的岩溶现象不可盲目封堵,需尽可能维持原通道的通畅,针对可能涌水的隧道衬砌设计不可仅考虑围岩结构,应充分考虑外水压力,做好围岩固结灌浆;常规隧道“环形排水系统+中心沟”排水系统可靠性差,针对大流量涌水,多采用泄水洞排水.

摘要： 本发明属于隧道施工技术领域，公开了一种穿越岩溶通道的隧道结构及隧道穿越岩溶通道系统，所述隧道穿越岩溶通道的系统包括：数据采集模块、岩溶边界判定模块、中央控制模块、隧道断面挖掘模块、钻孔探测模块、断面数据分析模块、整平层铺设模块、岩溶通道穿越模块、数据存储模块、更新显示模块。本发明通过岩溶边界判定、隧道断面挖掘、钻孔探测、断面数据分析、整平层铺设以及岩溶通道穿越等核心技术方案，解决了现有技术中隧道穿越岩溶通道时遇到的排水及淤泥堆积问题，提高了隧道运营安全，降低了运营成本。同时本发明采用瑞雷波检测技术对地下岩溶边界进行判定，能够准确分析出岩溶的分布状态，对岩溶水的处治指导效果好，精度高。

摘要： 本发明公开了一种穿越岩溶通道的隧道结构及隧道穿越岩溶通道的方法，包括岩溶通道、穿越所述岩溶通道的隧道衬砌，所述隧道衬砌的顶部铺设整平层，整平层上设置若干排水管道，所述排水管道的两端分别与岩溶通道的高水位口、低水位口连通。本发明的目的在于提供一种穿越岩溶通道的隧道结构及隧道穿越岩溶通道的方法，以解决现有技术中隧道穿越岩溶通道时遇到的排水及淤泥堆积问题，实现提高隧道运营安全、降低运营成本的目的。

摘要： 本发明公开了一种地铁隧道盾构施工中河道区域的岩溶处理施工方法，包括在河道中施工出位于河道一侧的第一道围堰围成第一作业区，第一作业区的底面边沿与隧道之间的横向距离为3～4米；在第一作业区中进行钻孔探查，确定溶洞的范围和边界，并对确定的溶洞进行注浆处理；在河道中施工出位于河道另一侧的第二道围堰围成第二作业区，第一作业区部分重合，第二作业区的底面边沿与隧道之间的横向距离为3～4米；在第二作业区中进行钻孔探查，确定溶洞的范围和边界，并对确定的溶洞进行注浆处理的步骤。本发明在保证施工质量前提下能够提高施工效率、降低施工成本，且便于标准化施工。

摘要： 本发明公开了一种隧道岩溶破碎带溜塌半断面帷幕前进式注浆加固处理方法。包括如下步骤：掌子面反压回填封堵应急处理，并注浆加固溜塌体；在掌子面设置厚2～5m的混凝土止浆墙；注浆加固止浆墙后端3m成洞段开挖轮廓线外3m‑4.5m范围内的松散体及围岩，形成环向止浆帷幕层；在溜塌体距离洞顶3m的水平断面采用分段前进式注浆方式进行注浆加固，形成水平止浆帷幕层；对于地质薄弱区段，实施超前分段前进式注浆加固施工；注浆结束后，在拱部轮廓线附近1m范围内均布打设3孔超前水平探孔，分析评判注浆效果。本发明可以更好的保证注浆加固效果，提高成功掘进通过岩溶破碎带的成功率，安全性较高，且可加快不良地质段的施工处理进度，节约工期、成本。

摘要： 本发明公开了一种岩溶隧道岩溶安全厚度计算方法，包括：A：将岩溶隧道与溶腔简化为结构力学模型，分别计算完整岩岩盘和非完整岩岩盘受到最大剪力和最大弯矩；B：将所述最大剪力、所述最大弯矩代入抗弯强度公式中，得到基于抗弯强度的安全厚度计算公式；C：将所述最大剪力、所述最大弯矩代入抗剪强度公式中，得到基于抗剪强度的安全厚度计算公式；D：引入修正系数n，对所述基于抗弯强度的安全厚度计算公式和所述基于抗剪强度的安全厚度计算公式进行修正。本发明的一种岩溶隧道岩溶安全厚度计算方法，提出了一套较完整的理论计算方法来计算岩溶隧道岩盘安全厚度，保证了岩溶区隧道的安全性，有效防止突水突泥等岩溶地质灾害的发生。

摘要： 本发明公开了一种岩溶隧道岩溶安全厚度计算方法，涉及隧道安全技术领域，包括以下步骤：S1，首先构建岩溶隧道与溶腔在岩溶内的结构模型，根据结构模型，制作基于溶腔所在不同位置下的安全厚度计算模型；S2，获取岩溶隧道所在岩溶内的基础参数和溶腔所在岩溶内的基础参数；S3，在构建的结构模型下，根据结构模型中的各项基础参数输入至安全厚度计算模型中，得到结构模型下的安全厚度，并按照安全厚度与基础参数的基础关系制备安全厚度曲线图，S4，引入S2中获取的隧道和溶腔实际参数，对安全厚度曲线图进行修正。本发明通过建立结构模型的方式，引入历史数据对比，对获取的数据进行判断修正，实现对实际工程进行指导。

摘要： 本发明公开了一种岩溶隧道岩溶安全厚度计算方法，包括：A：将岩溶隧道与溶腔简化为结构力学模型，分别计算完整岩岩盘和非完整岩岩盘受到最大剪力和最大弯矩；B：将所述最大剪力、所述最大弯矩代入抗弯强度公式中，得到基于抗弯强度的安全厚度计算公式；C：将所述最大剪力、所述最大弯矩代入抗剪强度公式中，得到基于抗剪强度的安全厚度计算公式；D：引入修正系数n，对所述基于抗弯强度的安全厚度计算公式和所述基于抗剪强度的安全厚度计算公式进行修正。本发明的一种岩溶隧道岩溶安全厚度计算方法，提出了一套较完整的理论计算方法来计算岩溶隧道岩盘安全厚度，保证了岩溶区隧道的安全性，有效防止突水突泥等岩溶地质灾害的发生。

摘要： 本发明公开了岩溶隧道监测技术领域的一种岩溶隧道结构安全用预警监测方法，包括应变计、钢筋网、两个端座、电缆，端座的上下两端皆固定安装有安装板，安装板的后端皆通过升降机构设置有升降板，升降机构用于当安装板与钢筋网接触时驱动升降板向端座移动，升降板的后端皆通过固定机构设置有固定板，固定机构用于当升降板与钢筋网接触时，驱动固定板翻转成竖直状态并向安装板移动，电缆的外侧通过夹持机构设置有若干第一夹爪、若干第二夹爪，夹持机构用于当应变计固定到钢筋网上时，驱动第一夹爪和第二夹爪将电缆限位到钢筋网上，解决了现有的岩溶隧道安全预警监测用的内埋应变计安装十分不便的问题。

摘要： 本发明涉及隧道施工技术领域，提供了一种岩溶隧道穿越深厚砂砾土层施工方法，其中，采用三台阶预留核心土临时仰拱法开挖隧道。本发明提供的施工方法，在开挖过程中通过适当增大开挖高度，一方面能够增大边墙支护与围岩粘结和咬合面积，以提升支护的竖向抗力；另一方面，通过增大矢跨比，能够提高支护的受力效果，以充分发挥支护效力。同时，通过采用双层初期支护的施工手段，能够进一步提高初期支护的支护效力以及初期支护结构的稳定性，保证施工进程安全可靠的进行。

摘要： 本发明提供了一种基于二次注浆的岩溶隧道治理方法，涉及隧道施工技术领域。该方法在研究突水机理的基础上进行隧道围岩的加固，包括在隧道基底进行支护，对护墙进行支护，对顶部进行支护以及对洞身进行支护；完成支护后对隧道进行二次注浆，并且将隧道内的泥浆和水排入外部的泥浆池，释放岩溶隧道突水突泥压力，对突水突泥空腔处理，进行灌浆回填；通过对二次注浆的注浆压力、注浆范围和注浆有效半径进行计算，准确的确定二次注浆参数，从而提高了施工效率；加固支护和二次注浆施工相互配合，保证了隧道施工的安全性，另外该方法还具有操作简便，施工灵活，安全性高等优点。