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。     

岩溶隧道突水灾变过程分析及控制技术

采用现场调查、模拟实验、理论分析与现场监测相结合的研究方法,对圆梁山隧道岩溶突水特征及突水机理进行了系统研究,揭示了隧道岩溶突水是受岩溶充填物、水压与隧道围岩塑性区范围等因素影响的渐进破坏过程.针对圆梁山隧道揭露的5个岩溶,分别制定了有效防治岩溶突水的关键技术对策.     

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.     

隧道开挖诱发富水有压溶洞破裂突水过程数值模拟

在岩溶地区修建隧道，溶洞将引起隧道围岩的变形、开裂和失稳，常常诱发隧道突水突泥灾害。从力学角度对岩溶隧道突水突泥机理研究对隧道突水突泥灾害及时预报和有效治理具有重要意义。通过岩石破裂过程分析程序（RFPA），用数值模拟方法对隧道施工诱发隐伏有压溶洞破裂突水过程中的应力场、位移场和声发射等特征进行了系统研究，研究结果加深了对有压溶洞随着压力增加引起隧道突水过程机理的理解，为该类型溶洞的预报和治理提供了参考依据。     

岩溶山区公路隧道施工突水的机理和模式分析

在分析岩溶突水的主要影响因素的基础上,进行了岩溶隧道施工突水机理和模式以及岩溶突水围岩破坏模式详细研究,为岩溶隧道施工中的突水防治关键技术的研究提供依据。     

突水系数理论在淮南矿区的应用

通过对华北矿区水害特点的分析,说明了突水系数理论应用的重要性;根据多年来我国煤矿区突水发生的特点,对突水系数应用的理论性进行了推导,并对华北煤田临界突水系数进行了统计分析,着重总结了淮南矿区突水系数理论的实际应用。结果表明：由于工程地质及水文地质条件的不同,华北煤田不同矿区的临界突水系数是不同的,矿区安全水头的确定要充分考虑矿区的岩性、地层组合特征、地下水赋存条件及岩溶程度等多种因素。     

基于流-固-损伤全耦合模型的裂隙型岩溶突涌水数值模拟

岩溶地区隧道建设频遇突涌水灾害,裂隙型突涌水勘察与预测难度极大、致灾风险高。为揭示裂隙型岩溶突涌水机理与明确前兆信息,本文基于“流-固-损伤”耦合模型对裂隙型岩溶突涌水致灾机理与临界条件展开研究。通过公式推演与多场耦合数值分析得到以下结论：(1)建立了完整的“流-固-损伤”耦合裂隙型岩溶突涌水致灾机理数学模型,并论证其可行性与合理性;(2)分析了不同溶腔水压工况下,隧道拱顶围岩位移演化规律。结果表明,裂隙型岩溶突涌水与富水溶腔水压高度相关;(3)分析了临界突水条件下围岩特性,提出了“缓慢增长段-快速增长段-位移失控段”的三阶段裂隙型岩溶突涌水围岩位移演化规律。     

模糊聚类分析预测隧道涌水灾害

重庆走马岭隧道开挖中岩溶涌水灾害是一个突出问题.为预测隧道发生涌突水灾害的可能性,以隧址区泉水样及隧道内涌水样中的7种常见离子为研究对象,采用模糊聚类分析方法确定相应的模糊等价矩阵R°=(rij°)(n×m),将所取15个水化学样进行合理分类.本次模糊聚类分析表现出很好的相关性,结合地质条件对其分类结果进行解释,准确地划分出隧址区地下水微系统,初步预测突发性岩溶涌突水灾害发生可能性小.图3,表2,参6.     

宜万铁路马鹿箐隧道高压富水岩溶治理技术

岩溶灾害严重危及隧道施工的安全,影响施工的进度,是目前国内外隧道建设面临的重点和难点问题。首先对马鹿箐隧道历次涌突水特征进行了分析,主要阐述了超前地质预报技术、水文观测、反坡追排水清淤技术和泄水释能工法等技术在+978溶腔的岩溶水处治中的应用,最后对溶腔揭示后隧道跨越溶腔段的工程处治措施进行了详细介绍。马鹿箐岩溶隧道成功的施工经验,为今后类似隧道工程中大体量高压富水隐伏岩溶问题的处理提供参考和借鉴。     

岩溶区地下工程裂隙渗流突水数值模拟研究

随着岩溶区地下工程的大量建设,岩溶裂隙突水频发并逐渐成为制约地下空间建设发展的瓶颈问题.采用简化的裂隙非饱和渗流计算方法,通过多场耦合分析数值模拟软件COMSOL Multiphysics研究了裂隙岩体的非饱和渗流特征及裂隙对渗流的影响.通过对复杂的溶洞-裂隙系统进行科学简化,建立了一种岩溶区地下工程裂隙导通突水模型,并采用此模型开展了裂隙渗流突水数值计算.结果表明:裂隙对岩体渗流产生显著影响并会造成渗流强烈的各向异性;地下水大都将沿着优势渗流通道运移,而较少渗流到其他阻渗性强区域,因而形成相对集中的突水点.研究结果可为岩裂隙渗流和连通提供思路,为岩溶区裂隙突水理论和防治提供参考.     

刘店煤矿水文地质条件分析及涌水量预测

为了防止煤矿突水灾害的发生,通过对刘店煤矿地质构造和水文地质条件进行分析,得出井田水文地质条件为简单一中等。在分析矿区含水层富水性及灰岩岩溶发育情况的基础上,利用地下水动力学法和比拟法预算矿井正常涌水量。两种预测方法所得结果基本接近,符合本矿的水文地质条件和规律,为未来设计矿井正常排水能力提供依据。     

南京典型段地铁工程对地下水流动态的影响

本文以“南京典型段地铁工程”为研究对象,利用FEFLOW数值模拟软件建立非稳定流数值模型,预测了地铁开挖涌水量大小以及研究了在施工期、运营期和服务期满后区域地下水流场动态变化;分析了地铁建设对仙鹤门水源地流场的影响以及可能引发的环境水文地质问题。结果表明：由于地铁施工开挖导致的隧道涌水以及需要疏干降水,在施工站点和区间隧道地下水位大幅度下降,运营期和服务期满后地下水流场逐渐恢复到初始状态;地铁工程对仙鹤门水源地影响较大的区段主要是龙王山段,其他区段对水源地影响轻微。而研究区内桦墅站至龙王山区段灰岩埋藏浅,岩溶发育强烈,地铁工程可能导致局部地区径流条件发生变化,诱发岩溶地面塌陷灾害。     

喀斯特枯水、干旱、灾害初探--以贵州省为例

由于喀斯特流域独特的水文地质条件,其枯水、干旱、灾害三者之间的联系和影响也较非喀斯特的地区不同,以贵州省为例,从喀斯特水文地貌学的角度,系统定义了喀斯特枯水、喀斯特干旱、喀斯特灾害的概念,并分析喀斯特流域枯水、干旱、灾害发生的时间、地区,进而探寻它们之间的关系,即彼此增强的正反馈关系,为贵州防旱防灾及经济发展可持续发展提供一定的理论基础。     

试论河北省的岩溶地质灾害

河北省的岩溶地质灾害具有频度高、强度大、灾情重的特点,它分布在太行山、燕山的山前地带和第四系复盖的可溶性碳酸盐岩区,对煤矿、铁矿资源和城市建筑具有较大的威胁,秦皇岛市水源地报废,开滦范各庄煤矿和峰峰煤矿等矿区的经济效益遭受巨大损失,唐山市体育场训练中断,多座水库、坝基几乎建成就报废等等。皆因岩溶地面塌陷、岩溶陷落柱突水、岩溶裂隙渗漏所致,为此,人们应对岩溶地质灾害加深认识,提高防灾意识。     

喀斯特地区的枯水资源承载力研究

在结合前人对水资源承载力研究的基础上,考虑到不同时段水资源差异和喀斯特地区枯水资源的特殊性,给出了喀斯特地区枯水资源承载力的概念。并针对喀斯特地区枯水的特点,分析了影响枯水资源承载力的枯水资源条件、生态环境、社会生产活动及经济技术水平等因素。同时提出相应的提高枯水资源承载力的措施。     

集成PHAST-Visual Studio的岩溶区燃气管道灾害后果定量分析及应用

为科学评估岩溶区燃气管道灾害的后果影响程度,基于管道失效特征确定喷射火和蒸气云爆炸两种典型后果模式,研判适用于岩溶区燃气管道灾害的热辐射和冲击波超压危害准则,从危害面积、伤亡人数、经济损失、环境破坏四个维度提出岩溶区燃气管道灾害后果严重程度的评估模型体系,并结合Visual Studio平台开发“岩溶区燃气管道灾害后果分析软件”。立足岩溶区实际工程案例,结合区域经济社会发展、岩溶自然地质以及燃气管道工程特征,基于PHAST软件仿真分析灾害后果的影响范围,结合危害准则对区内人员、物体提出针对性灾害风险管控措施,并通过引入政府、行业、企业等颁布的标准条例,量化得出灾害后果的影响程度。研究结果表明：提出的PHAST-Visual Studio集成方法能够弥补以往研究的评估主观性问题,将社会科学思想带入工程风险评价研究,并通过计算机软件编程提高灾害后果分析效率,从而有助于显著控制岩溶区燃气管道灾害后果水平。     

岩溶台地高压富水特长隧道勘察的精细化探索

岩溶台地高压富水特长隧道精细化勘察应在收集和分析区域地质资料、前期勘察成果、前人研究成果及类似工程案例的基础上,找出主要的水文与工程地质问题,针对这些问题进行水文地质与工程地质调绘和地球物理探测,在此基础上构建地质模型,并采用有针对性的水文地质钻探、工程地质钻探、现场监测与测试及数值仿真等方法与手段,对地质模型进行验证、丰富与优化。以G59呼北高速张家界—官庄段沅古坪隧道为研究对象,为了查明岩溶台地高压富水特长隧道的水文地质与工程地质条件,在水文地质与工程地质测绘、地球物理探测、地质钻探及工程评价等方面进行了精细化勘察的探索与研究,提出了精细化勘察技术思路。根据精细化勘察技术思路,细分隧道区域的地下水系统,划为17个地下水系统,隧道穿越9个地下水系统。采用空气潜孔锤(down-the-hole, DTH)-孔内电视复合方法查清了大湖村段水文地质结构,在此基础上,采用解析法和数值法预测了隧道涌水量,隧道涌水量在150 mm降雨量条件下为26.93×10⁴ m³/d,评价了突水突泥风险,在大湖村岩溶泉系统及柏杨坪岩溶地下河系统为高风险区。