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.     

岩溶隧道洞中桥设计与铺架

通过田德线百布隧道洞中桥设计、施工及铺架,结合岩溶地质发育形态,总结了岩溶发育区桥梁基础地质勘探、溶洞顶板安全厚度计算、桩基设计及施工铺架等应注意的问题,确保隧道建设及运营的安全。并对今后岩溶地区隧道内桩基的设计与施工提供了经验。     

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。     

岩溶隧道的围岩分级探讨

围岩分级是隧道建设的基础资料，对以铁路为主的隧道围岩分级历史作简要回顾。以大量的实践为基础，对勘察、设计、施工、运营各阶段的岩溶隧道问题进行了总结，对岩溶隧道的关键问题即岩溶围岩分级的可行性和必要性进行了分析，并探讨了今后的研究方向。     

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.     

公路岩溶隧道精细勘察模式及在沾会高速灰岩地区的应用

为了实现对岩溶区公路隧道隐伏岩溶发育情况进行准确的勘察,从而为后期处治设计提供可靠依据,有效减少开挖时产生的突水突泥等事故,通过建立科学的勘察模式,可以有效攻克岩溶发育的隐蔽性、复杂性等难点,达到对隧道岩溶发育进行精细勘察的目的。通过研究调绘、物探、钻探、孔内三维扫描以及水文地质实验相结合的综合勘察模式,并在云南沾会高速德泽隧道的岩溶勘察中进行应用,结果表明:调绘工作先行,可以对工区岩溶发育情况进行宏观判断;隧道贯通物探,可以对具体岩溶发育形态及范围进行圈定,对钻探位置的选择具有指导性左右;钻探工作可以对物探异常进行验证,能准确判断岩溶发育的位置及规模;孔内三维扫描能对岩溶发育形态进行精确直观成像;水文地质实验可以判断场地岩体性质;通过多种手段、层层递进的方式,能有效精确的对隧道岩溶发育情况进行勘察。可见新的隧道岩溶精细勘察模式在实际应用中行之有效,可以在类似工区推广使用。     

岩溶段隧道左右线开挖顺序研究

岩溶问题是隧道开挖过程中不可避免的课题。为开展岩溶隧道开挖顺序优化研究,以某岩溶区隧道为依托,通过FLAC~(3D)软件对该隧道岩溶段左右线不同开挖顺序进行模拟,综合分析不同开挖顺序的拱顶沉降、围岩应力及主矢位移等关键指标,从而确定了岩溶隧道开挖顺序的最佳方案,为今后同类隧道开挖施工提供可借鉴的经验。     

小岩头隧道设计综述

小岩头隧道是一座设超高的小半径曲线隧道,存在岩溶发育、褶皱等不利地质情况,文章综合论述了该隧道设计情况,可作为工程类比的参考。     

埋深对岩溶隧道地震动力响应影响分析

基于工程波动理论,应用ABAQUS数值模拟和理论解析方法,研究了溶洞中心与隧道中心处于同一水平时,埋深对岩溶隧道地震动力响应影响规律,并对比分析地震作用下有无溶洞时隧道的反应差异性.分析结果表明:岩溶隧道和非岩溶隧道发生较大位移的部位均为拱肩和拱脚;溶洞对隧道地震动有缓冲作用;岩溶隧道埋深越浅,地震动力响应位移越大;在地震作用下,隧道二次衬砌第一主应力较集中的部位是拱脚.埋深15 m时第一主应力最大,埋深100 m时第一主应力最小;埋深100 m时,岩溶隧道比非岩溶隧道的第一主应力小,说明溶洞对隧道岩体有一定的应力释放作用.     

金子山隧道穿越既有岩溶空腔隧道安全厚度分析

岩溶灾害是山区隧道(洞)建设中常见的地质灾害之一。论文结合宜万铁路金子山岩溶隧道灾害调查,将隧道顶部既有大尺度溶洞引起的隧道施工期破坏问题归结为隧道顶板岩板的跨塌失稳。对不同条件下隧道顶部岩溶空腔引起的隧道失稳机理进行了详细剖析,在此基础建立了隧道失稳的力学分析模型。以岩体按抗拉为强度判定准则,推导建立了金子山隧道的最小安全厚度计算公式,为施工期岩溶隧道安全性评价提供了理论依据。     

隐伏溶洞影响下隧道开挖稳定性数值模拟

隐伏溶洞是引起隧道围岩失稳甚至塌方的常见不良地质之一，为分析其对隧道开挖稳定性的影响，采用FLAC3D有限差分法和现场监测手段，探讨了隐伏溶洞尺寸、溶洞与隧道净距及溶洞位置对隧道开挖过程中围岩应力场、应变场及隧道变形的影响规律。研究表明：①围岩最大剪应力与最大剪应变增量均随溶洞尺寸增大而增大（随净距增大而减小），塑性区集中于隧道-溶洞中间岩柱；②隧道变形时程曲线呈“S”形，隧道变形随溶洞尺寸增大而增大（随净距增大而减小）；③当溶洞直径大于0.6倍隧道宽度，且与隧道净距小于0.6倍隧道宽度时，隐伏溶洞对围岩塑性区和隧道变形具有明显影响，且隧道侧部溶洞对隧道稳定性最为不利；④建议岩溶隧道工程采用动态化设计、施工及监测，并采用综合超前地质预报探明实时地质情况。     

超大直径盾构隧道穿越岩溶发育区地表注浆合理加固范围

为研究超大直径盾构隧道穿越岩溶发育区地表注浆合理加固范围,以武汉市某在建工程为依托,设计了以围岩等级、溶洞尺寸及溶洞充填范围为影响因素的正交试验,采用了三维数值方法求解不同方位溶洞与超大直径盾构隧道的最小安全距离,并提出了以最小安全距离主要因素为分段计算准则的地表注浆加固范围确定方法。结果表明：当溶洞位于隧道上方、侧方及下方时,最小安全距离的主要影响因素分别为溶洞尺寸、围岩等级及溶洞尺寸;当溶洞位于隧道上方时,分为4个区段,加固范围在12m~22.5m之间,当溶洞位于隧道侧方时,分为4个区段,加固范围在8m~15m之间,当溶洞位于隧道下方时,分为5个区段,加固范围在8m~15.5m之间。研究成果可为类似工程注浆设计与施工提供参考。     

大直径盾构隧道与下伏溶洞安全距离

岩溶发育地区的溶洞与在建盾构隧道之间的安全距离是一个重要的工程问题,如果溶洞与盾构隧道之间的距离过小则会导致隧道的失稳。本文基于武汉和平大道南延线隧道工程,在岩溶隧道失稳判断依据的基础上,设计选取围岩级别、侧压力系数、隧道的埋深和溶洞的大小四个影响因素来进行正交实验,同时采用了数值模拟与回归分析相结合的试验分析方法,探讨了影响安全厚度的因素,最终建立了下伏溶洞与隧道安全距离的预测模型。研究结果表明：在大直径盾构隧道下伏溶洞情况下,隧道的埋深、侧压力系数、溶洞的直径、围岩水平对于隧道安全距离的影响程度依次增加。安全距离与围岩级别呈负相关关系,与侧压力系数、隧道的埋深和溶洞的直径呈正相关关系。另外,通过对比验证试验区段典型断面的工程实例,证明了该安全预测模型在工程设计中具有参考价值。     

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。     

大坪山隧址区地质构造对岩溶发育规律的影响

在野外地质调查的基础上,运用自然历史分析法和统计学对隧址区的地质构造和岩溶发育特征进行了研究。研究表明地质构造对隧址区岩溶发育的影响主要表现为:1推覆构造演化过程中,地层经历的抬升和稳定使得区内岩溶发育呈现多期性,垂直、水平溶蚀形态交替分布;2区内地质构造通过控制岩溶水的循环通道,从而控制区内岩溶发育的方向和规模;3区内大型岩溶形态发育的向深性和方向性受断层控制,同时发育规模也由节理裂隙密度决定;4褶皱核部及转折部位多形成张拉裂隙,岩溶发育强烈,翼部径流作用有利于岩溶发育。     

隧道前方大型溶洞对隧道围岩稳定性影响

在尚家湾隧道施工期间,曾预报并揭露大型溶洞,溶洞的存在给隧道施工带来极大的安全隐患。以尚家湾隧道为背景,开展数值试验。通过对比隧道前方有、无溶洞条件下开挖工况,从位移、应力、塑性区3个方面分析了隧道前方大型溶洞对隧道围岩稳定性的影响。研究表明:对于本工程而言,溶洞对隧道底部和左侧拱腰的影响要大于对隧道顶部及右侧拱腰的影响;隧道前方存在大型溶洞条件下塑性区体积随开挖位置呈指数增长。隧道前方无溶洞条件下,塑性区体积随开挖位置呈线性增长,即溶洞的存在大大加速了隧道开挖塑性破坏区的增长。该研究对岩溶地区隧道安全施工具有一定的指导意义。     

复杂地质条件下岩溶台地隧道灾变风险评估:以安平隧道为例

复式向斜岩溶台地地质条件复杂，隧道穿越时，多发生突水涌泥等地质灾害。本文以安平隧道为例，在隧道线路设计初期，从地质角度出发，分析隧道线路范围内存在的五大主要地质问题及可能发生的地质灾变风险，并逐一对其进行评估和评价；采用宜避不宜扰的地质选线理念，根据评价结果选择了路线绕避方案和确定了平纵设计指标。研究成果对类似复杂地质条件下的岩溶台地隧道地质选线和路线设计具有一定的借鉴意义。     

华蓥山隧道岩溶发育特征分析

华蓥山隧道洞身段穿越雷口坡组的可溶岩地层,岩溶发育,地表落水洞．溶斗、溶沟、溶洞、地下暗河多出现在该段。该论文拟对华蓥山隧道岩溶发育形态、分布特征及其主控因素等问题开展系统深入的调查与分析论证,并对隧址区可溶岩地段岩溶发育强度预测,为华蓥山隧道建设优化设计等相关技术问题提供可靠的科学依据。