深埋隧道填充型溶腔溃水机制及风险识别

结合国内外岩溶隧道修建过程中涌、突水灾害的特征分析,将大体量且有一定静储量的高压岩溶水瞬间释放,并伴随突泥、突巨石的特殊涌水定义为岩溶溃水;基于宜万铁路马鹿箐隧道特大岩溶溃水灾害分析,得到了岩溶溃水的基本特征,通过分析岩溶溃水的机理获得了构成岩溶溃水风险的几个主要因素;基于理论分析、数值模拟等方法,并结合现场工程经验,对岩溶溃水风险发生的几个门槛条件进行了初步的确定;针对溃水风险识别的实施方案,提出了超前水平钻探并结合放水试验和闭水试验的方法。     

隧道穿越大型充填型溶洞的工程地质勘察技术研究

研究目的：通过总结宜万铁路马鹿箐隧道PDK255＋978大型充填型溶洞的综合勘察,介绍隧道穿越大型充填型溶洞时各种勘察方法的综合应用,查清充填溶洞的工程地质及水文地质条件,以便确定充填溶洞的处理方案。研究结论：通过EH-4确定岩溶异常的发育范围及空间形态,深孔钻探验证岩溶异常的形式及溶洞内充水、充泥情况,并确定溶洞内充水、充泥数量以及水压力大小,通过地下水化学分析确定突水来源及地下水补给来源,通过水文观测确定了地下水的补给量,为宜万铁路马鹿箐隧道PDK255＋978大型充填溶洞的处理提出了分级泄水的处理方案。     

龙麟宫隧道穿越大型溶腔处理技术

龙麟宫隧道是宜万铁路26座Ⅱ级风险隧道之一,全隧洞身位于灰岩地层,隧道洞身标高穿越垂直渗流带。隧道施工中揭示多处大型溶腔,介绍了隧道揭示的岩溶及发育特征,对两个特大型岩溶处理方案进行论述：DK232+467大型溶腔是中国铁路建设史上遇到的最大体积空腔,溶腔防护及施工难度极大,采用路基填筑+明洞结构通过;DK231+796溶腔大跨岩溶顶板处理难度大、施工风险高,创新地采用了立柱支顶防护进行顶板加固。两个特大型溶腔的成功处理,可为类似工程的处理开拓思路,积累经验。     

宜万铁路岩溶隧道防排水原则及技术研究

宜万铁路岩溶隧道地质条件复杂、岩溶形态多样,高压富水溶腔段是岩溶隧道治理的重点和难点。在对充填型溶腔进行富水分级的基础上,制定岩溶隧道的防排水原则。对于可以排放的溶腔,研究总结了使岩溶水的排放得到合理控制的总体方案和安全保障方案。对于采用“以堵为主”原则进行处理的高压富水充填岩溶,研究总结了相应的全断面帷幕注浆技术、隧道周边超前预注浆技术,并提出了外堵内固周边注浆新技术,在保证安全的前提下极大地加快了施工进度。宜万铁路岩溶隧道的结构防排水按照“因地制宜、堵排结合、多道防线”的原则进行。     

隧道穿越淤泥质充填溶洞施工力学行为研究

岩溶隧道施工时，不可避免地会遇到多种介质充填的溶洞。隧道穿越这类型的溶洞时，采用何种施工工法以及施工过程中隧道支护的稳定性已成为设计、施工的一个难点。选取宜万铁路马鹿箐隧道Ⅰ线DK255+925～+976段大型淤泥质充填溶洞为研究对象，采用三维快速拉格朗日法，对隧道开挖与支护过程中的力学行为进行研究，获得隧道在分步开挖、支护情况下围岩位移、初期支护内力及位移等的分布规律，计算分析结果对该隧道设计、施工提供理论支持，可为类似隧道工程借鉴、参考。     

高压富水充填溶腔释能降压技术

高压富水充填溶腔具有水量大、水压高、规模范围大、充填介质复杂的特征,工程施工风险极高,采用传统的注浆法进行处理,受地层的不均一性、材料选择、技术水平的影响,难免会出现注浆盲区,施工中一旦注浆盲区被高压水击穿,将会发生大规模突水突泥,造成灾害。针对宜万铁路所遇到的高压富水充填溶腔,通过科技攻关,提出采取释能降压新技术进行处治。经现场实践,安全、经济、可靠,并取得了成功。释能降压技术是针对高压富水充填溶腔采取有计划、有目的的精确爆破揭示,从而释放溶腔所存储的能量,降低施工及运营过程中水土压力对隧道形成影响,之后,通过配套处治措施完成溶腔治理。     

宜万铁路岩溶隧道施工地质技术

以宜万铁路岩溶隧道的施工地质技术实践为例，介绍了施工地质作为工程勘察阶段工程地质勘探在施工阶段的延续，用以在施工过程中解决勘察阶段所没有或不能解决的工程地质问题。施工地质以超前地质预测预报为主体，以规避大型施工地质灾害为目的，在施工阶段针对可能发生的隧道围岩变更；可能存在的溶腔、断层构造、地下暗河的预测预报；可能引发的水文环境地质问题；工程竣工以后可能存在的隐伏地质病害等，在隧道施工环境条件下为保证施工进度、保证施工安全、保证工程效益、保证工程质量所进行的综合工程地质工作。施工地质包括综合超前地质预报、水文观测和隧道周边及隧底隐伏岩溶探查。     

不同溶腔-隧道间距对地铁隧道施工影响的模型试验研究

为探明不同溶腔-隧道净距下隧道施工对岩溶地层的扰动影响规律,以贵阳市轨道交通3号线一期工程为依托,开展了城市浅埋环境下不同溶腔-隧道间距对地铁隧道施工影响的模型试验研究。主要得到以下结论：(1)拱顶侧溶腔对拱腰水平位移影响较小,主要影响隧道拱顶的竖向沉降量;溶腔对原始地应力场的影响范围是有限的,溶腔直径为4 m、溶腔底部与隧道开挖轮廓线顶部净距为5 m时,隐伏溶腔的存在对隧顶围岩的沉降量影响不太显著。(2)溶腔与开挖隧道净距为1、2、5 m时,拱顶围岩最终土压力变化分别为47.4、84.7、135.1 kPa。溶腔底部距离隧道开挖轮廓线越近,拱顶围岩在隧道开挖后的土压力变化越小。岩溶地质现象对原始地应力场的影响表现为岩溶腔体对周边围岩的应力释放作用。(3)溶腔与隧道顶部净距为1、2、5 m时地中沉降峰值分别为25.7、32.8、38.8 mm,分别为无溶腔时的135.3%、172.6%、204.2%。隧道拱部隐伏溶腔与隧道净距并非越小对地表的沉降影响更大,溶腔-隧道净距与溶腔上覆土层厚度都会影响隧道开挖后的地表沉降。(4)各工况下拱架最终轴力表现为全环受压,弯矩值差异较轴力值更显著。拱...     

堆积体中偏压小间距隧道坍塌处治技术

岩溶区地质复杂多变,若设计为小距隧道,而且隧道穿越堆积体,可以说是在工程地质禁区中施工隧道,施工难度较大。本文结合实际施工情况,对岩溶地区堆积体偏压小间距隧道坍塌处治技术进行小结。     

云雾山隧道岩溶发育特征及治理

对隧道揭示岩溶、岩溶特征及处理措施进行了详细介绍,并对不同岩溶类型提出针对性的治理对策。同时强调在遭遇大规模高压富水充填溶腔时,对宏观地质背景的分析和认识在决定治理方案时的重要作用。提出长大岩溶隧道施工时遇到大规模岩溶时有针对性的采用绕避方案,及时调整施工组织,确保工期目标的实现。     

岩溶地质隧道施工中注浆技术的应用

溶洞不仅关系着施工安全,同时也是制约隧道按期建成的关键因素,只有科学处理溶洞,才能确保隧道的顺利贯通和安全运行。文章介绍了黄织铁路凤凰山隧道穿越岩溶地段的帷幕注浆技术,从而为在岩溶地质条件下,处理大型泥石混合充填溶腔时施工处理方案的实施积累了经验。     

南宁地铁4号线岩溶发育特征及处治技术

随着我国轨道交通建设的快速发展,城市地铁越来越多,修建过程中各种工程问题逐步显现。我国南方地区岩溶较为发育,给轨道交通的安全建设带来了一些工程难题,岩溶的处治技术成为近几年的研究热点。为了解决南宁地铁4号线岩溶带来的工程难题,通过地质勘察手段探明了岩溶分布规律,基于地质勘察资料分析了南宁地铁4号线岩溶发育规律,采用钻芯和室内试验确定了地层及溶洞的物理力学参数,结合有限元软件Midas GTS确定了溶洞与地铁车站、盾构隧道的安全距离,提出了岩溶区轨道交通溶洞处治范围及处治措施,并对溶洞处治区域进行取芯,通过室内试验研究了岩溶处治效果。研究结果表明,南宁地铁4号线岩溶总体上中等发育;车站区域溶洞基本上分布于底板下10m范围内,盾构隧道区域溶洞基本位于底板以及底板以下10m范围内;不同位置不同尺寸的溶洞塑性区不同,溶洞洞高越大塑性区越大,需要的安全距离越大;采用注浆加固方案是合理的,检测结果验证了其合理性。可为岩溶区地铁车站及盾构隧道溶洞处治提供参考。     

基于时间序列的中坝隧道涌水分析

隧道涌水是四川岩溶地区隧道开挖过程的重大影响因素之一,决定隧道的顺利施工与否.以中坝隧道为例,通过工程地质勘查和渗流管道调查,结合降雨量与涌水量的时间序列分析,更加准确地判断富水溶腔的连通性,阐述该类隧道涌水形成机理,有效地为预测和解决隧道涌水问题提供借鉴.     

高速铁路隧道岩溶突水发生机理研究

针对高速铁路隧道经过岩溶发育段频频发生突水、突泥的现状,以油坊坪隧道岩溶突水为研究背景,对其突水机理展开了理论及数值计算研究,建立了油坊坪隧道岩溶突水的两类力学模型,对两类模型的力学失稳机理展开了理论推导,将理论推导结果应用于油坊坪隧道岩溶突水现场,理论计算结果与隧道现场突水情况相一致。通过快速拉格朗日Flac3D程序对岩溶突水的机理及相关规律进行了数值分析计算,计算结果表明,隧道未开挖时,隧道的左拱顶沿岩溶管道方向渗流矢量强烈,表明左拱顶附近将是地下水的重要渗流通道;隧道开挖后,岩溶通道彻底打开,岩溶管道渗流朝管道临空面,隧道环向渗流矢量均朝隧道中心;对岩溶管道进行注浆处治并施加衬砌后,孔隙水压力发生明显降低,岩溶通道的一定范围外的左下侧、右侧易沿矢量集中位置形成渗流通道,可以将该范围视为需注浆加固处治区域。     

云南某高速公路隧道岩溶发育特点及其灾害治理实例

岩溶隧道施工遭遇岩溶特别是充填(水、黏土)岩溶,极易发生涌突水、涌突泥灾并引发隧道冒顶、地表水源流失等地质灾害及地表生态环境破坏问题,轻则影响工期,重则对洞内施工人员和机械设备造成危害.研究岩溶隧道穿越位置岩溶发育及其充填性质,总结隧道施工岩溶灾害处理经验,无疑对今后西南岩溶隧道施工具有重要的指导意义.以云南某高速公路隧道为例,对季节变动带岩溶发育分布规律、岩溶灾害治理进行了初步探讨.     

隧道地表塌陷成因分析及治理对策研究

论文以两个隧道的岩溶地表塌陷为例分析了岩溶地表塌陷的原因及其具体影响因素，为进一步的预测和治理岩9溶地表塌陷提供了依据。介绍了隧道工程的地质特征、地貌特征以及防止突水引起地表塌陷的措施，涌泥引起地表塌陷的成因、定量探测方法和治理对策。本文认为对隧道施工中岩溶地表塌陷的影响应火岩溶发育程度的影响、地下水影响和覆盖层性质的影响等方面考虑。     

岩溶发育地区隧道勘察设计经验与施工对策

岩溶发育及分布的未知性与地形地貌的不规则性造成岩溶隧道围岩条件十分复杂,岩溶隧道的设计理论与施工技术一直是隧道工程界的研究热点和难点.结合隧道工程的特点,阐述岩溶发育区基岩类型,总结溶沟、落水洞、岩溶洼地、盲谷等典型岩溶地貌的基本特征及对隧道工程安全性的影响,概括隧道工程中常见的岩溶区地下水系统,形成岩溶隧道勘察设计原则,指出初步设计勘察阶段、详勘阶段与施工图设计阶段的设计要点和注意事项,并依托贵州省内多座典型岩溶隧道,结合设计、咨询及施工配合中发现的问题,从勘察设计角度进行总结,以期为岩溶地区的隧道设计与施工对策提供参考.     

富水岩溶隧道下穿充填型溶腔技术措施及力学分析

为解决富水岩溶地区隧道下穿充填型溶腔时发生的突水涌泥灾害,以云南玉磨铁路巴罗二号隧道为背景。运用有限元软件MIDAS GTS NX建立充填型溶腔处治前后两种工况下的隧道模型,对两种工况进行力学分析,提出在充填溶腔位置采用超长管棚加固的方法对围岩变形进行控制,并通过现场试验段验证超长管棚加固效果。结果表明：在采用超长管棚加固后,溶腔与隧道间塑性贯通区消失,围岩竖向位移降低76.3％,左侧拱腰收敛降低63.85％,模拟值与现场实测值吻合度较高,证明采用超长管棚加固后隧道结构稳定性明显增强。超长管棚弯矩值和轴力值随开挖进度不断增大,但分布逐渐均匀,超长管棚应变解析解与软件模拟数值解分布规律基本一致,表明管棚在稳定围岩方面效果显著。现场试验段应用超长管棚加固措施后,围岩变形量值得到有效控制施工工期缩短,有效提高施工效率且效果良好,保证了后续施工的安全。     

溶（土）洞填充＋水泥土墩柱法岩溶处理施工

本文结合工程案例对溶（土）洞填充＋水泥土墩柱法岩溶处理施工的各种问题进行了探讨。     

某岩溶隧道支护结构的处治效果分析

结合某岩溶隧道工程,分析其岩溶发育的特征和机理,利用有限差分软件FLAC~(3D)对侧部溶洞和底部溶洞处治前后的隧道施工过程进行数值模拟,评价其处治效果。结果表明:出露的溶洞在处治后,侧部溶洞拱顶位移减小了8.9%,拱底位移减小了4.9%,锚杆轴力减小7.7%,而拱脚压应力增大39.7%,拱腰压应力增大10.7%,隧道底部和顶部出现塑性区;底部溶洞处治后拱底位移减小了18.2%,锚杆轴力和最大主应力变化不大,而拱顶位移增大1.03%,底部塑性区范围增大。