申家坡隧道不良地质超前预报与治理研究

隧道施工过程中掌子面前方的工程地质和水文地质情况的复杂多变往往给隧道施工带来种种不确定因素和安全隐惠,隧道不良地质现象超前预报是确保施工安全的关键措施。申家坡隧道运用地质雷达对隧道掌子面前方的不良地质现象进行预报,同时结合新奥法现场监控量测,起到了反馈支护设计、评价治理方案、保障工程质量、规避风险事故的效果,具有重要的工程应用价值。     

富水岩溶隧道掌子面安全岩柱厚度研究

富水岩溶隧道施工时掌子面前方的安全岩柱对保障隧道的安全施工至关重要。为了计算出较为合理的隧道掌子面安全岩柱厚度,以华丽高速营盘山隧道为依托,基于塑性区贯通准则及位移突变准则,建立三维流固耦合数值模型,分别对不同埋深、溶洞内水压力及开挖方法下的掌子面安全岩柱厚度进行了研究,并给出掌子面安全岩柱厚度的区间。结果表明：隧道安全岩柱厚度随隧道埋深及掌子面前方溶洞内水压增加而增大;隧道一次开挖洞径越小,支护越及时,安全岩柱厚度越小;最小安全岩柱厚度区间随隧道埋深增加而增大,但随掌子面前方溶洞内水压增大而减小。采用CRD法开挖时,掌子面安全岩柱厚度及安全岩柱厚度区间均最小,对岩溶隧道掌子面的稳定性也最好。     

石英砂岩体的地质雷达波频谱特征

经过岩土体介质反射回的地质雷达波特征携带了所穿透的岩土体内部的相关信息,其中地质雷达波频谱主频值可以作为判断岩土体结构特征的一个定量指标. 以围岩为石英砂岩的公路隧道工程为依托,采用MALA地质雷达配100 MHz屏蔽天线,对隧道掌子面前方的石英砂岩体进行超前地质探测试验,分析典型的Ⅴ级、Ⅳ级和Ⅲ级石英砂岩围岩的雷达波形图图像特征和雷达波在岩体介质中传播的傅里叶频谱特征. 通过分析现场试验数据,得出岩体介质的雷达波主频值因自身结构特征和周边环境变化而在一定的敏感频率区间内的规律. 对比分析研究结果与工程开挖实际,表明通过分析超前地质探测获得的雷达波傅里叶频谱主频值特征来反演识别围岩结构特征是切实可行的.     

综合超前地质预报技术在隧道浅埋段中的应用

赋存在地下的岩土体受到的应力、温度、构造、地震等作用,导致介质复杂多变,物探解译具有多解性,采用单一的探测手段对地下岩土体展开探测,有许多局限性.为提高探测的精度和准确度,以地质勘察资料为基础、地表地质调查和地质雷达相结合的综合超前地质预报对漆树坪隧道掌子面前方的不良地质体展开探测,实践证明该方法有效可行.     

地质雷达法(GPR)在高速公路隧道施工中的应用

鉴于隧道围岩地质条件的复杂性,为确保隧道施工安全,使用GPR地质雷达对隧道掌子面前方地质情况进行及时准确的预报,并以此为依据对施工进行动态指导,提前采取预防措施,确保了工程安全,取得了较好的预报效果.     

城市道路病害特征地质雷达正演模拟及快速识别

地质雷达(ground-penetrating rader,GPR)探测是城市道路病害探测的主要手段,随着技术的更新,实现了从二维到全三维探测的过渡,但数据解释还是以常规的波形特征和振幅特征分析为主的剖面和平面异常解释,存在解释工作量大,异常识别难度大,漏判、错判率高等特点。为提高地质雷达数据解释速度和精度,通过对路面检测中常见的异常体(空洞、积水区)正演模拟,并结合实际案例分析,研究异常体的频谱特征,提出基于数学变换的频谱分析方法,实现对空洞、积水区的快速识别。结果表明,基于频谱分析的频谱剖面异常特征明显优于振幅剖面特征。     

地质雷达在大别山隧道衬砌质量检测中的应用

应用地质雷达大别山隧道衬砌质量进行了无损检测。介绍了地质雷达工作原理和检测方法,提出了不同衬砌质量问题的识别方法与典型雷达图像,得到了衬砌厚度、空洞、充填不实、积水等情况,为隧道质量评定提供了可靠的依据。     

高风险岩溶隧道灾害地质体预报技术与应用

川东南地区岩溶地质发育广泛,岩溶灾害地质体是隧道施工过程中遇到的主要地质灾害之一。为确保隧道施工安全,按期完工。通过综合超前地质预报技术对掌子面前方的地质异常体进行科学预测。结合工程实际,通过地质雷达和TSP在叙大铁路所经岩溶地区的仙人洞隧道预报工作中的应用进行探讨,其方法思路和解译成果对在岩溶地区的相似工程中可进行类比,具有一定的借鉴意义。     

TSP203在某隧道DK1887＋238～DK1887＋126区段地质超前预报中的应用

本文采用TSP203对某隧道的地质条件进行探测,查明了掌子面前方围岩的地质情况、不良地质体的位置、工程性状、水文地质状况等信息,预报了隧道围岩级别,从而为施工阶段修正设计、施工支护材料的提早准备、防止可能的工程险情、采取合理的施工措施提供了有力保障。     

基于APDL的隧道直流聚焦电场仿真

结合隧道直流聚焦地质超前预报电法技术,选取掘进机数个刀头作为主电极,通过刀盘的旋转进行扫描模式的地质超前探测,预测掘进掌子面前方潜在灾害体.采用ANSYS参数化设计语言(APDL)进行二次开发,对聚焦电场进行有限元仿真,求解不同地电条件下的三维电阻率模拟的异常特征,同时观察稳定电流场的变化.结果表明:该方法能实时、直观、准确反映出隧道掘进掌子面前方异常地质体的位置,有效减少旁侧干扰物对探测结果的影响.     

浅埋隧道爆破振动空洞效应

为了防止浅埋隧道爆破振动对其上方建筑物的损坏,对爆破引起地表振动机理进行了研究.某隧道进口浅埋段沿隧道纵向用爆破振动仪器对振动速度进行了跟踪监测,发现存在空洞效应,即无论在掌子面前方还是后方,离掌子面10m处,地表振动速度最大,并向两侧衰减,且成洞区地表振动速度是对称于掌子面的非成洞区振动速度的1.3倍,随着距离增加振动速度减小;采用数值模拟方法进行研究,发现类似结论.在浅埋隧道爆破施工中,成洞区地表的振动速度具有放大作用,是非成洞区的1.2~1.5倍.如果在浅埋隧道实施爆破防振措施时没有考虑到空洞效应,会导致振动效应判据和安全距离失误,引起工程事故.     

TSP203plus在岩溶隧道超前地质预报中的应用研究

岩溶地区隧道施工开挖过程中,常遇到溶洞、暗河、塌方、涌水等不良地质情况,为确保岩溶隧道施工安全,需对其进行超前地质预报.基于TSP203plus多次对贵州省在建高速公路某岩溶隧道的超前预报,结合勘察资料及现场实际溶洞揭露情况,总结出TSP系统在岩溶隧道的判识规律,并验证了其可行性.     

岩溶地区长大隧道综合立体式超前地质预报技术研究

隧道施工中对隧道掌子面前方一定范围内的地质情况进行超前探测和预测预报是保证隧道施工安全的金子山隧道岩溶富水区施工中,引进了TSP203隧道地质超前预报系统、地质雷达、红外线测水仪等先进仪器进行多途径超前地质预报.针对当前物理探测存在的多解性的特点,在施工实践中逐渐形成了以中长超前物探和超前水平地质钻探验证为主,辅以短距离地质素描超前分析和施工前超长炮孔加密确认的"多阶段、多手段、多层次"的"综合立体式超前预报技术".以此技术为依托对强岩溶区富水隧道施工进行超前地质预测、预报,成功地穿越了金子山隧道进口工区岩溶富水带.     

隧道上台阶分区爆破振动规律

以两条立体交叉隧道,垂直距离最小3m为背景,通过现场监测爆破振动数据,并进行回归分析,得出近距离隧道上台阶分区(掏槽区、辅助区)爆破振动响应规律。研究表明:爆破振动速度呈现震荡变化规律,基准点3m范围内,掌子面后方振速普遍大于前方,出现"空洞效应",掏槽区放大系数1.1~1.6,辅助2区放大系数1.2~1.8;相比掌子面前方爆破,后方爆破产生的振动速度衰减快,K、α值表现增大;相比主振频率,质心频率与水平距关系曲线相关性更高,呈现先增大后减小的规律。     

探地雷达在隧道超前地质预报中的应用与数据处理

隧道施工属于隐蔽工程,由于掌子面前方围岩状态未知工程事故常有发生,而探地雷达法超前地质预报以其高效率、高精度的特点能极大程度地提高施工人员对前方围岩状况的认识。本文简单介绍了探地雷达超前地质预报的的基本原理、勘察方式,并将其运用于隧道超前预报实例中,探测效果良好。     

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。     

地质雷达在不良地质灾害体中的应用研究

地质雷达具有探测精度高、携带方便、数据易处理、成果直观等优点被广泛应用于隧道超前地质预报项目中。本文采用地质雷达进行隧道超前地质预报,总结出岩体较完整、岩体节理裂隙发育、空溶洞、软弱夹层、土体与岩体分界面五种典型的不良地质灾害体对应的雷达波形特征,为此类工程应用提供参考依据及指导作用。     

TSP超前预报系统在隧道施工中的应用

本文首先介绍了TSP203超前地质预报系统的工作原理及其探测方案,然后结合齐岳山隧道工程实例,介绍了TSP203超前地质预报系统的应用,通过预报掌子面前方最少200m范围内的地质情况,包括隧道前方岩性的变化、破碎带和软弱层的位置宽度、是否含水、是否存在不良地质体等,为隧道工程以及变更施工工艺提供依据,保证了施工安全、加快了工程进度,同时为隧道超前地质预报的应用积累了一些经验。     

地铁浅埋隧道爆破振动效应试验与数值模拟研究

以新疆乌鲁木齐市地铁1号线东线隧道中营工-小西沟区间段为工程背景,对地铁浅埋隧道爆破振动进行了多次监测试验,发现地铁浅埋隧道地表掌子面前后16 m监测范围内存在空洞效应现象,随着与掌子面距离由小变大,空洞效应现象出现先增强后减弱的趋势直至最后消失;运用LS-DYNA程序,采用拉格朗日算法和完全重启动相结合的方法对地铁浅埋隧道爆破振动进行数值模拟,也得出了地铁浅埋隧道地表掌子面前后存在空洞效应现象的结论,空洞效应现象存在的区域为掌子面两侧10 m范围内,空洞效应现象在掌子面两侧6 m处最为显著.通过将掏槽孔装药一次爆破调整为多分段爆破,减小了掏槽孔单段起爆药量,降低了掏槽孔爆破产生的地表振动效应.      

TSP超前预报法在秦安高风险隧道中的应用

为确保高风险隧道施工安全,如塌方、突水等安全事故的发生,采用超前预报避免地质灾害发生,保障隧道中不良地质段的安全施工显得尤为重要。结合宝兰客运专线秦安隧道工程,综合掌子面地质编录资料和TSP超前地质预报系统探测资料,解译探测资料时以地质编录资料为基础,以P波深度偏移剖面、提取的反射层和岩性参数图等P波数据资料为主,结合S波在液体中传播的特性综合判断,成功地预报了掌子面前方的断层(碎裂带)、软岩和地下水。通过预测结论和实际开挖情况相对比,分析了该方法的适应性及其特点,为隧道施工期超前预报中类似工程预报方法的选用具有一定的参考价值。