隧道白云岩砂化段帷幕注浆处理技术

为研究隧道白云岩砂化段帷幕注浆处理技术,通过计算、数值模拟和工程实践方法研究了处理技术的四种关键影响因子,即注浆压力、注浆材料、注浆厚度和注浆工艺。结果表明:在全强砂化白云岩粉细砂层中帷幕注浆应采用高压劈裂注浆,注浆终压建议为4～5 MPa;通过数值模拟确定双液浆最适合白云岩砂化段注浆处理工程;经过公式计算和数值模拟对比,注浆厚度公式可采用经验公式计算,方便简单,一般地层中可取开挖半径值;注浆顺序原则为:由外到内、由下到上、间隔跳孔,分三序孔施工;前进式注浆工艺能够较好地解决成孔质量问题,但应结合现场条件合理调整分段长度,白云岩砂化段分段长度以0.5～1 m为宜;注浆过程中可以先进行双液浆灌注形成维护圈,再进行超细水泥的局部补强。可见,这些成果可为类似隧道帷幕注浆工程提供借鉴,保障安全掘进和工程质量。     

中等砂化白云岩小断面隧洞控制爆破技术： 以滇中引水工程玉溪段隧洞为例

白云岩砂化是白云岩分布区一种特殊的岩溶地质现象,中等砂化白云岩岩体呈块状破碎结构,爆破以及超欠挖控制难度很大。为降低施工风险,减少超挖超耗,依托滇中引水工程扯那苴隧洞前段,开展了中等砂化白云岩小断面隧洞控制爆破参数优化研究。采用LS-DYNA软件,建立了砂化白云岩周边孔爆破模型,研究了不同光面爆破参数对岩体爆破裂纹扩展的影响,通过不同工况下的对比研究,提出了适用于中等砂化白云岩的光面爆破设计参数的合理取值范围。结果表明：周边孔间距取30～70 cm、径向不耦合系数小于2.6、最小抵抗线距离取30～60 cm、周边孔密集系数介于0.6～1.3时,爆破效果良好。在此基础上,总结形成了相应的控制爆破技术,施工效果与数值模拟结果吻合较好。     

泥质页岩偏压隧道支护结构受力特征研究

为了研究中国西南地区泥质页岩地层修建隧道时所存在的围岩大变形、初期支护偏压破坏等现象,依托中老铁路玉溪至磨憨段曼木树隧道为工程背景,通过现场监测和数值模拟相结合的方法对泥质页岩偏压段的围岩变形、围岩压力和钢拱架应力进行研究,探讨支护结构的受力特征.研究结果表明:上台阶开挖后的变形占总变形量的80％,最大变形位置为左侧拱...     

深埋隧道白云岩试样岩爆模拟实验研究

基于深埋隧道开挖工程的高应力条件及构造应力发育特征,利用深部岩爆实验系统,模拟了两种构造应力条件下白云岩的岩爆过程:三向应力作用下板状试件瞬间卸载一个方向应力,保持其他两向应力不变或保持其中一向应力,增加另一向应力.实验获得了应力-时间、应力-应变、声发射特征及岩爆破坏规律.研究表明:本工程区内构造应力引发白云岩岩爆的可能性较大,岩爆临界深度为290m.竖向构造应力引发的岩爆表现为局部片状崩落,从卸载后发生时间看属于滞后岩爆;水平构造应力引发的岩爆强度更高,表现为块状弹射后整体破碎,属于瞬时岩爆.声发射峰值均出现在岩石裂隙发育段,而密集度最高值对应岩石破裂段.声发射峰值处的最大主应力约为岩石破裂时最大主应力的77.4%.     

氯负离子对铝合金表面砂面化影响的研究

研究发现了在铝合金砂面化过程中，Ｃｌ＾－离子存含量的多少对其腐蚀类型有直接的影响。砂面化其它条件相同时Ｃｌ＾－离子的浓度大于１５ｇ／Ｌ时，主要发生的是点腐蚀；Ｃｌ＾－离子浓度在５～１０ｇ／Ｌ时铝合金材料表面除了晶间腐蚀处还有点腐蚀，形成的砂面较为理想。     

灰岩白云岩地质隧道光面爆破施工技术总结

光面爆破是通过有效控制爆破的作用力范围和方向,使爆破后的岩面田顺平整,防止岩面开裂,保持围岩自穗性,确保施工安全,同时又能减少超、欠挖和支护工程量,节省施工成本,提高工程质量和进度,以达到控制岩体开挖轮廓的施工方法。光面爆破技术在硬岩,较硬岩中应用较为广泛。     

浅谈细晶白云岩“砂化”机制及工程实例

岩溶是可溶性岩石在水的作用下,产生的各种地质作用、形态和现象的总称,是一种常见的自然现象,而细晶白云岩＂砂化＂却是一种极为特殊的岩溶现象。本文主要介绍了细晶白云岩＂砂化＂机制的生成,以及举例说明细晶白云岩＂砂化＂对工程质量的影响。     

砂卵石地层冻结施工冻胀效应及其对既有隧道的影响分析

人工地层冻结法的实施会引起地层的冻胀,为了探究富水砂卵石地层冻胀特性及其对既有结构的扰动,本文首先阐述了土体冻胀的本质和温度与结构应力应变之间的关系,并依托洛阳轨道交通1号线塔湾站~史家湾站区间联络通道工程建立三维热力耦合数值模型,对砂卵石地层冻结期间的地层冻胀变化和既有隧道变形受力进行了数值计算分析。计算结果表明：(1)冻结管降温使得冻结管周围地层中的水分冻结,土体体积膨胀,进而使联络通道设计位置上方地表出现隆起,且距联络通道中心的水平距离越近,隆起变形值就越大;(2)地层的冻胀对既有双线隧道造成扰动,隧道结构变形主要表现为拱顶隆起、拱底下沉、靠近联络通道一侧的拱腰向隧道内侧产生横向变形,同时联络通道设计开口位置附近的管片结构出现应力集中现象;(3)在整个冻结过程中,冻结前期设计加固区域地层的降温速率和低温扩散速率较快,地层冻胀效应变化显著,而到冻结后期受冻结范围影响地层冻胀变形和既有隧道变形的增幅均有所减小。     

歧口凹陷沙一下亚段白云岩储集空间特征研究

 歧口凹陷沙一下亚段白云岩分布广泛,白云岩可以发育物性良好的储层。根据钻井岩心、地球化学特征、扫描电镜、电子探针及物性资料,确定了该套地层白云岩储层的主要岩石类型及储集空间类型：岩石类型可分为微晶白云岩、泥晶白云岩、砂质云岩、灰质云岩和云质灰岩;储集空间有晶间孔、粒间孔、溶蚀孔、构造缝、溶蚀缝等,主要以次生孔隙和裂缝为主。微晶白云岩储集物性较好,主要为晶间孔、粒间孔及裂缝,为较好的储层。分析了目的层白云岩储层的主要成岩作用及期次,主要有胶结作用、压实、压溶作用、白云岩化作用、溶蚀作用等。明确了改善及破坏白云岩储集性能的成岩作用类型,其中对储集性产生积极影响的有溶蚀作用、白云岩化作用,消极影响的有压实、压溶作用、胶结作用。建立了歧口凹陷沙一下亚段白云岩化作用影响储层物性模式,稀土元素Eu异常特征揭示了本区白云岩化作用的两种成因环境：准同生期的回流渗透白云岩化作用和成岩期的埋藏白云岩化作用,通常准同生期的回流渗透白云岩经过深部热液流体的改造,发生埋藏白云岩化作用,多见于裂缝发育区,后者较前者对白云岩储层的改善作用更为明显。     

四川盆地北部飞仙关组白云岩化分析

四川盆地北部飞仙关组白云岩发育,主要分布在台缘鲕滩和局限-蒸发台地环境,其岩性为鲕粒白云岩、具残余鲕粒结构粗粉晶-细晶白云岩、泥微晶白云岩和藻纹层白云岩、粗粉晶-细晶白云岩。通过应用同位素、包裹体、微量元素、阴极发光等先进测试方法对飞仙关组白云岩成因机理进行研究,泥微晶白云岩和藻纹层白云岩是与蒸发泵有关的准同生白云岩化产物;鲕粒白云岩和具残余结构鲕粒白云岩是混合水白云岩化产物,晚期叠加了埋藏白云岩化作用;粗粉晶-细晶白云岩为多期白云岩化作用形成,早期是回流渗透白云岩化为主,晚期叠加了埋藏白云岩化作用;同时分析得出各类白云岩形成途径。     

大牛地奥陶系马五段岩溶白云岩储层主控因素

针对鄂尔多斯盆地大牛地气田马五段储层成因的多样性,开展对岩溶白云岩储层主控因素的研究。通过岩芯、薄片观察及物性分析,明确了白云岩储层岩石学、储集空间及物性特征,并在此基础上利用测井,建立储层的识别标准。通过测井解释,运用风化壳残余厚度图和连井剖面,解释白云岩储层的主控因素,最后认为：（1）岩溶微古地貌沟槽溶蚀作用极为强烈,多发育溶蚀垮塌角砾岩,储层发育极差;岩溶高地储层相对较好;（2）岩性的差异导致白云岩储层溶蚀程度的强弱,膏质白云岩边溶蚀边垮塌,横向上延伸范围较广,垂向上可形成较深的垮塌,加剧了岩溶发育程度,含极少膏质白云岩容易发育溶孔及裂缝,有利储层发育;（3）不同白云石化作用造成储层的非均质性,准同生期发育的泥晶白云岩较为致密,粉细晶白云岩孔隙较为发育,且两者互层分布使得储层纵向上变化较大,但横向上较为连续。     

岩溶隧道施工期结构稳定性评价的位移法探讨

隧道岩溶灾害是喀斯特地区隧道工程建设中常见的工程灾害之一。论文从隧道工程施工现状出发,将隧道稳定问题转化为由围岩和支护结构组成的承载体的失稳判断问题。在此基础上基于施工期现场检测与监测信息提出了隧道体系稳定评价的位移量（率）和承载结构内力极限值准则。对岩溶区武都水库导流洞工程进行跟踪施工的位移和支护结构内力监测,采用位移量（率）和结构轴力极限值准则对隧道施工期的稳定性进行分析。实例分析验证了所提方法的有效性。     

干砂盾构隧道开挖面主动极限支护压力计算

隧道开挖面支护压力的合理选取是维持开挖面稳定性的重要条件,本文基于筒仓理论与三维楔形体计算模型,假设开挖面破坏区滑动块为一个由部分球体与半圆台组成的弧形楔形体,滑动块上部为半圆柱体.采用Terzaghi松动土压力与Rankine主动土压力计算方法和滑动块受力平衡,推导出干砂条件下开挖面主动极限支护力计算公式.由案例分析可知,该公式计算结果小于魏纲和三维楔形体模型计算结果,且更接近Chambon 离心模型试验结果,并针对计算误差探讨了该计算公式局限性因素.     

塔中白云岩岩溶储层地震正演模拟及其响应

针对塔中地区埋深在5 000 m以下白云岩岩溶储层发育的类型和特点,通过建立的2种随机地震地质模型和1种实钻井随机模型,采用弹性波传播交错网格高阶差分模拟方法,分别模拟了基于实际介质模型条件和当岩溶储层孔缝洞内充填物性质发生变化时的地震波场响应.结果表明,对于单层储层厚度大于7 m、子波频率为20~30 Hz的地震响应表现为弱反射能量或呈现峰-谷-峰似串珠状的弱反射特征,当充填物性质由致密到疏松、流体含量增多或子波频率提高时,其串珠状反射能量和强度也明显增强.另外模拟结果还揭示,地震对大于7 m的单层储层厚度的分辨能力远大于存在薄夹层的具有相同叠加储层厚度的情况.     

深埋隧道支护结构内力计算方法研究

深埋隧道是交通建设中的关键,对其力学行为进行深入研究具有重要的理论和工程实际意义。针对既有研究的不足,考虑到深埋隧道支护结构力学响应的空间差异性和施工过程围岩-支护结构的动态作用关系,建立了围岩竖向荷载与径向位移关于隧道横截面角度变化的平衡微分方程,获得了围岩压力作用下复合支护结构的内力解析解。根据支护反力与围岩径向位移的关系,推导了初支与围岩、初支与二衬间的围岩压力与位移解析解。结合数值模拟和现场监测结果进行分析,证实了计算方法的可靠性和有效性。最后基于该解析方法,对支护结构厚度和弹性模量进行了参数分析。结果表明:支护结构的厚度和弹性模量与其弯矩正相关,且弹性模量对弯矩影响更大,初支厚度和弹模的变化对围岩压力和径向位移的影响比二衬对其影响更显著。研究成果可为准确预测支护结构任意截面位置的内力提供一定理论支撑。     

鄂尔多斯盆地靖边气田奥陶系马家沟组的阴极发光特征及白云岩化

对鄂尔多斯盆地靖边气田马家沟组白云岩的阴极发光性和岩石地球化学研究发现,白云岩阴极发光强度与Mn、Fe质量分数比值呈正相关性,白云岩微量元素整体具有低Na、Mn、Sr和高Fe含量的特点.泥晶白云岩有序度低,平均0.67,Na含量较高,质量分数平均值为302.3×10-6,δ13C分布在0.6‰～-1.58‰,平均值为-0.33‰,反映准同生白云岩化;细晶白云岩有序度平均为0.71,δ13C平均为-1.5‰,Mn含量增加,反映受成岩早期大气淡水淋滤的影响增加;中-粗晶白云岩有序度平均为0.84,Fe含量异常高,质量分数平均为11 617.2×10-6,δ13C、δ18O值都偏负,反映白云岩形成于埋藏环境.     

沉管隧道基础灌砂模拟试验

基于相似理论与模拟试验,对沉管隧道基础灌砂的主要参数进行了研究;重点介绍了模拟试验的模型设计、试验流程、试验重点注意事项与试验技术要求,通过试验取得了所需的第一手数据,在对试验成果进行总结分析的基础上,对灌砂施工的主要参数进行了验证分析,其成果可为后续沉管隧道的基础灌砂施工提供参考与借鉴。     

侧部溶洞对隧道围岩变形特征影响的数值分析及处治措施

以五里坡隧道岩溶工程地质特征及隧道结构加强措施为例,运用有限元数值分析基本理论,分析了既有侧部溶洞对隧道围岩变形特征的影响,辨识应力集中影响范围,并讨论了既有溶洞洞体形状对溶洞围岩应力状态的影响,同时进行了隧道围岩加固的施工技术探讨。由于岩溶地区工程地质条件的及其复杂性,施工开始前应详细查明地质情况并根据围岩地质条件有针对性地制定相应的施工措施和几套施工应急预案,以便遇到突发事件时能及时投入抢险工作;同时技术人员在施工中做到动态设计和动态施工,可有效地将施工安全风险和隧道结构安全风险降到最低。     

岩土体应力状态对隧道支护结构的影响

文章针对岩土体应力状态对隧道结构力学行为有较大影响,引入了岩土体侧应力参数的概念,并介绍了极限侧应力参数计算公式和原理。运用MIDAS／GTS大型有限元软件对隧道施工过程采用不同的侧应力参数进行数值分析,考察了侧应力参数变化对喷射混凝土应力特征的影响并分析隧道断面随开挖步距前进的位移变化;结果表明,侧应力参数可以作为岩土体稳定状态的计算参数,从而根据计算结果作为隧道支护结构施加时间和形式的参考,以此来指导隧道设计和施工。     

下穿黄河盾构隧道管片衬砌结构受力特征模型试验

针对兰州地铁穿河段盾构隧道穿越强透水砂卵石地层和承受较高外水压的特点,首先研制了外水压加载装置,该装置在衬砌模型内部创造了一个封闭的负压环境,通过控制模型内外气压差来实现外水压的等效加载,同时结合隧道-地层复合模拟试验系统开展了几何相似比为1∶10的室内模型加载试验,实现了土压和水压的分别控制加载.研究了水压、土压、土体侧压力系数及拼装方式对管片受力特征的影响.研究结果表明,随着水压的增大,管片轴力明显提高,弯矩略有减小,偏心距则明显降低;随着隧道上覆土压的增大,管片衬砌结构的轴力、弯矩、偏心距均呈增大趋势,但总体上量值变化较小;在水压一定时,覆土厚度的增加对管片弯矩的影响越来越大,而轴力变化速率均比较稳定;正常水压条件下,随着土体侧压力系数的增大,管片衬砌结构的轴力增大,弯矩减小,偏心距减小,随着水压的增大,侧压力系数对于管片结构受力特征的影响越来越小;错缝拼装情况下,管片内力在部分环向及纵向接头处会产生较大突变,且管片内力较通缝拼装情况大.