深埋隧道

摘要： 为了探究高地应力环境下深埋隧道岩爆发生机理,掌握岩爆孕育规律,通过现场测试、数值分析及室内实验,对平安特长深埋隧道岩爆段围岩的二次应力场进行了分析,探明了隧道岩爆发生的力学机制,并运用经典应力岩爆判据指标,预测判断出岩爆发生强度及位置。研究表明:隧道侧壁处存在较大的压应力,是造成岩爆发生的主要原因;高地应力条件下,由于结构面等不利因素的存在,造成掌子面中部处原岩应力突发释放而引发高烈度的岩爆;在岩爆区段进行应力释放孔的布置,能够有效地释放原岩应力,减少岩爆发生的可能性。相关研究成果能够深化人们对于高地应力环境下岩爆发生机制的认识,为类似工程岩爆的防控及建设提供科学依据。

摘要： 微震监测技术是目前预测岩体损伤最有前景的探测技术之一。为提升微震监测技术的准确性,以云县至凤庆高速公路隧道开挖工程为背景,现场进行了微震监测,并对爆破、打炮眼、电气干扰及岩石破裂信号进行了分析。结果表明,可以根据体变势、频谱最大频率、视体积及视应力大小等特征来区分不同信号。其中爆破信号的体变势、视体积和视应力的数值最大,频谱最大频率多数分布在0~10 Hz。岩石破裂产生的微震信号的体变势大多集中在0~10 m^(3),数值较大,频谱最大频率多数分布在50~60 Hz和180~200 Hz。研究结果对剔除干扰信号和指导现场微震监测具有重要意义。

摘要： 针对某穿越富水破碎带的深埋钻爆法隧道中的突涌水灾害,分析了其涌水灾害特征和对灌浆堵水材料性能的特殊要求。针对工程特点,制备了适用于深埋隧道堵水的普通膏浆、速凝膏浆和堵水浆材拌和料等灌浆材料,开展了材料不同性能特征的测试,并选取试验段进行了应用验证。结果表明:研制的堵水灌浆材料具有强抗冲能力和抗水稀释能力,且凝结时间可调可控,适应各流速、流量的突涌水工况,可有效封堵深埋隧道富水破碎带的涌水点,阻断涌水通道。研究成果可降低深埋隧道穿越富水破碎带区时的涌水塌方灾害风险。

摘要： 针对深部岩体工程科学前沿的岩爆研究难题,分析了制约其动态定量及智能化预警研究的挑战性问题.为突破挑战问题制约,采用面向对象的B/S+C/S结构,建立了岩爆数据库管理系统,包含岩爆案例数据库、微震波形数据库、微震时序数据库,具备多工程管理、详细数据采集、查询分析、结果导出等功能的岩爆数据库管理系统,成功实现了多工程、多源岩爆灾害信息的详细采集与有效管理.利用多个具有岩爆灾害的深埋岩体工程,对岩爆数据库管理系统进行了应用,取得了较好的效果.结果表明建立的岩爆数据库管理系统具有较好的适用性,可为不同工程岩爆类比研究、岩爆智能预警研究等提供科学、可靠的数据基础与参考.

摘要： 在高地应力环境下进行隧道开挖,岩爆是最主要的灾害之一,以成兰铁路平安隧道高地应力岩爆段为研究对象,采用现场实测、数值分析、室内试验等手段,从岩爆孕育机理、能量密度变化、岩爆强度等方面,全面分析了高地应力环境下合修与分修两种建设方案对特长深埋隧道岩爆的影响。研究结果表明,隧道各位置的最大能量密度的关系为U_(边墙)>U_(拱腰)>U_(掌子面)>U_(拱顶);岩爆易发生于掌子面待循环开挖段及开挖支护段的两侧;相比于拱顶、拱腰、边墙等位置,掌子面处会发生较大的能量释放,在开挖过程中应合理设置应力释放孔;采用隧道分修的建设方案能够有效降低岩爆的强度,减小岩爆的危害,从而更好地避免岩爆发生。

摘要： 国家新时期世纪工程川藏铁路面临着全球最为复杂的工程地质条件。受深部环境和工程扰动影响,沿线深埋隧道围岩失稳灾变问题凸显;符合深部特征的围岩灾变分析研究,既是川藏铁路深埋长隧安全建设的重大现实需求,也是提升特殊地质条件下深部工程开发能力的关键。为此,以深部围岩灾变分析为核心,从深部围岩孕灾的原位地质环境与工程扰动效应入手,重点开展深部围岩质量分级、大变形判识和岩爆孕灾等方面的理论方法研究与思考。首先,概述了川藏铁路深部围岩孕灾的原位地质环境特征,并从试验模拟和理论分析两个层次揭示了深部围岩孕灾的工程扰动效应;进一步地,以修正的BQ法为基础,发展了可综合反映地应力、地温和地下水影响的围岩质量分级方法,初步应用于川藏铁路深部多场耦合环境下的隧道围岩分级修正研究;最后,针对川藏铁路深埋隧道围岩灾变的两种典型显现形式(大变形与岩爆),提出隧道围岩大变形分级多因素分步评估方法,以及深部围岩岩爆综合预测研究思路和预测模型与方法。相关研究成果和学术思想可为川藏铁路沿线深埋隧道围岩灾变分析与稳定性研究提供借鉴与参考。

摘要： 针对隧道施工通风系统综合评估过程中存在模糊性与不确定性的问题,引入云模型理论,构建了复杂艰险山区深埋隧道施工通风系统综合评估模型。以某山区铁路施工隧道为研究背景,选取通风网络、通风动力、通风设施、通风管理以及特殊地域作业环境5个方面共计18项影响因素作为评估指标。建立优(Ⅰ)、良(Ⅱ)、中等(Ⅲ)、较差(Ⅳ)、差(Ⅴ)5个评判等级,并利用正向云发生器计算隶属于不同等级的确定度。运用区间数替换传统点数值构造矩阵以确定各评估指标权重,依据评估指标的云模型特征参数计算该隧道通风系统的综合等级。研究结果表明,经过模型的数据检验与应用性验证,该评估模型具有较高的实用性与可操作性,可为类似隧道施工通风系统评估提供借鉴。

摘要： 为系统研究深埋千枚岩隧道变形规律及合理预留变形量,以银百高速安康至岚皋段3座典型千枚岩隧道群为工程依托,采用精密水准仪和收敛计对隧道全程拱顶下沉和水平收敛进行了长期跟踪监测,并结合实测数据建立相应的变形分析预测模型。结果表明:千枚岩隧道围岩变形总体较大且离散性高,拱顶下沉和水平收敛分别可达95.3 cm和90.1 cm,不同风化程度的千枚岩变形稳定时间为30~120 d;千枚岩隧道变形时程曲线采用指数函数拟合效果较好,拟合优度均在0.93以上且预测变形值与实测稳定值相对误差不超过15%;深埋千枚岩隧道采用三台阶七步开挖法施工时,微风化、中风化、强风化以及断层破碎带预留变形量建议取值依次为20~30 cm、30~45 cm、40~60 cm和55~80 cm。

摘要： 研究目的:深埋隧道施工中会遇到各种地质灾害,其中在高地应力软弱围岩条件下出现挤压性大变形破坏,已成为亟待解决的问题之一。为探究深埋隧道挤压性大变形分级标准并提出相应控制措施,以中兰客专尖山隧道为背景,通过数值模拟对深埋挤压大变形隧道受力和变形规律进行分析,并据此提出大变形分级标准评价体系,采用层次分析法和模糊综合评价法建立分级标准,以期为深埋隧道工程的安全施工提供科学指导。研究结论:(1)初期支护结构受力以压应力为主,左侧拱腰部位的压应力较大,拉应力分布在拱底与拱脚部位;(2)洞周沉降和隆起最大部位是在拱顶和拱底处,水平收敛较大的部位在上台阶,掌子面初始阶段的变形速度比较大;(3)将大变形等级分为严重大变形、中等大变形、轻微大变形、无大变形,并按深埋隧道挤压性大变形分级标准评价体系对尖山隧道进行风险评估;(4)现场监测结果表明,小导管超前注浆、优化锚杆长度和角度、打设锁脚锚杆、多层支护的控制技术措施对于变形控制起到良好的效果;(5)本研究成果可为相关深埋隧道工程的设计与施工提供参考和借鉴。

摘要： 全断面隧道掘进机(以下简称TBM)在大埋深软弱岩层进行开挖掘进时,围岩收敛变形较大,当TBM处于停机状态时,围岩易发生蠕变并对TBM护盾产生挤压,导致TBM卡机、影响正常掘进施工。为预测广佛东环双模式大直径盾构机穿越软岩可能出现的停机卡机情况,利用FLAC3D软件建立了数值分析模型,采用改进的Burgers(CVISC)粘弹塑性蠕变本构,研究了大埋深软岩地质条件下TBM停机状态的围岩-护盾相互作用关系及出现卡机的条件,结果表明:(1)TBM停机时,隧道顶部围岩发生沉降,底部发生隆起,但在围岩蠕变作用下发生整体下沉;(2)随着埋深和停机时间的增加,盾构开挖对围岩的扰动增加,围岩作用在护盾上的荷载越大,护盾所受摩擦阻力也越来越大;(3)当埋深小于120m或停机时间小于5d时,所设工况皆未出现卡机情况,在埋深为120m、停机44d时,护盾所受摩擦阻力大于护盾临界阻力阈值,在埋深为200m的工况下,仅4d已大于护盾临界阻力阈值。

摘要： 以邢台天河山隧道为工程背景,对不良地质深埋隧道超前管棚和帷幕注浆复合预支护工法的效果进行了分析评价,建立了不同工况的数值模型,通过数值计算与实际监测数据,在拱顶沉降、水平收敛、塑性区分布等方面对预支护的效果进行了细致分析,并探讨了帷幕注浆范围对预加固效果的影响.得出了一些有益的结论.

摘要： 概述聚能光面水压爆破技术,成功应用于川藏线拉林铁路11标高原深埋隧道的施工,通过推广应用聚能水压光面爆破新技术,项目部施工进度、成本、安全、质量等有大幅度提高,施工作业队普遍好评,反应该技术的先进性、实用性、科学性,特别深得施工人员的欢迎,大家一致认为这项新技术是隧道掘进非常实用的新技术.为相似工程提供参考.

摘要： 地应力是存在于地壳中的应力,由岩石形变而引起的介质内部单位面积上的作用力.地应力作为地下构筑物的主要影响因素,在构造应力强烈的地区开挖建设,由于洞壁成为自由表面容易变形,使洞体逐渐缩小或造成坍塌,特别在深埋隧道工程中要考虑其对开挖后围岩的影响,针对性的采取应对措施,保障深埋隧道围岩的长期稳定性.传统方法在面对其复杂的地下环境,均有局限性,适用范围狭窄,笔者通过水压致裂法测定岩层的地应力,结合Midas模型模拟深埋隧道围岩和支护结构,对其受力、变形特点进行分析,探索其分布规律,相互影响,为今后类似工程提供参考借鉴.

摘要： 锚杆是深埋隧道柔性支护的主要形式之一.结合全长粘结锚杆受力特性,基于中性点理论和Mohr-Coulomb 屈服准则,按“径筋共体”理念定义锚固等效参数,推导得到锚固复合体等效强度参数.在新奥法“围岩—支护共同作用”支护设计理念下,结合“包神”衬砌设计计算方法,建立含有锚固复合体的力学模型,推导得到初期支护承载表达式,为后续支护设计提供基础.根据典型深埋隧道工程围岩特性,设计3 种锚杆布置方案,对等效围岩参数及支护承载进行计算;结果 表明,锚杆对于围岩变形参数影响不大,对围岩强度参数影响明显,锚固复合体能有效发挥自身承载能力.另外,通过定义锚杆设计影响参数,对锚杆布置方案与等效围岩参数间关系进行线性拟合,提供了一种实用的锚杆设计方案评估方法.

摘要： 隧道围岩分级是隧道勘察设计中必不可少的参数,以往工作中主要靠浅层地震折射法取得岩体纵波速度,依据纵波速度评价围岩质量,但针对深埋隧道,目前无法直接获取隧道洞身附近岩体纵波速度,使得围岩等级的划分缺少依据.由于探测深度大,电磁测深法在隧道地质勘察中已成为主要方法,通过研究分析岩体电阻率与岩体完整性相关关系,提出了一种新的表征岩体完整性的参数—岩体完整性系数Kr,通过钻孔综合测井数据,对比分析该参数岩体完整性评价效果,最后以采用该方法对地坪隧道进行围岩分级,与实际开挖情况较吻合,研究结果表明:基于电阻率计算而得的岩体完整性系数Kr可以作为评价深埋隧道岩体完整程度量化指标.

摘要： 中国西北地区位于青藏高原东北缘,在现今青藏高原北东一北北东方向挤压作用以及区域多期构造作用的影响下,该地区水平挤压作用强烈,原地应力量值普遍偏高.铁路工程建设的发展,使得西部地区的长大深埋隧道工程越来越普遍.在这种高应力条件下,隧道在开挖过程中出现的地质问题日益突出,如层片状围岩中产生的持续挤压大变形现象等,很多高地应力工程问题正在挑战传统的处理方式.只有弄清工程区现今地壳应力的分布状况,才能确保隧道围岩的稳定与工程建设的安全.简便易行、测量深度大的水压致裂应力测试是原地应力测量工作的有效手段.为了更准确有效地应用原位应力测试结果,本文利用Hoek-Brown强度准则与Byerlee定律进行推导,得到高地应力的评判标准.通过水压致裂地应力测试以及工程围岩质量对深埋隧道是否处于高地应力状态做出准确评价,对西北地区隧道工程建设有着重要的现实意义.

摘要： 隧道开挖后,围岩土体中的土压力拱效应显著地影响作用在隧道衬砌结构上的土压力.隧道结构设计时,界限埋深是确定围岩压力的基本参数之一.基于隧道开挖时围岩土体中附加荷载的特点,编制可以合理考虑土的应力路径相关性的弹塑性本构模型子程序,利用二次开发后的有限元分析软件ABAQUS对隧道开挖过程进行了三维有限元模拟.从围岩土体的变形规律和应力重分布两个方面,分析了隧道开挖过程中的土压力拱效应,提出了深埋隧道与浅埋隧道的划分方法,即洞顶土体竖向位移达到稳定值时对应的埋深为界限埋深,当有支护结构与围岩土体相互作用时,洞顶上方地表处土体最大沉降对应的埋深作为界限埋深.通过与规范法确定的界限埋深比较,表明提出方法可较好地反映隧道开挖时围岩土体变形的宏观规律,并可考虑多种因素的定量影响.

摘要： 高频大地电磁法在长大深埋隧道隐伏断层破碎带等异常区域的物探工作中,具有良好的探测效果.以高频大地电磁法在屏峰山隧道勘察中的实际应用,揭示屏峰山隧道的地质构造特征,指导屏峰山隧道异常区域的钻探布置工作.

摘要： 北武夷山高铁隧道是一座单洞双向隧道,隧道最大埋深达1100m,属于高地应力区.经岩爆倾向性研究,可能出现弱岩爆.为了预防岩爆造成人员伤亡和设备损坏,研究人员采用微震监测技术，在开挖同时配合微震监测,根据监测到的事件数和能量变化情况，对岩爆和片帮发生进行预警.当微震系统监测到的事件率和和能量率同时急剧增加时,说明岩体内部变化剧烈,发生岩爆等地质灾害的可能性大大增加.根据这一准则,研究人员成功预测了隧道开挖过程中的一次小型岩爆.研究成果如下:1)总结了隧道施工中常见微震波形的特征;2)佐证了事件率和相对能量释放率可以客观反映岩体内部剧烈变化的事实，对今后隧道等地下工程利用微震监测方法防治岩爆灾害具有重要意义。

摘要： 音频大地电磁测深法，简称AMT，数据无场源影响，布置相对灵活，无需选择发射场地。特别适用于进行不规则形状的面积勘探，其勘探深度与CSAMT相当。这里将AMT法面积勘探应用到已开挖隧道斜井前方出水段预测勘察中，划分出了测区范围内的电性分布情况，从而判断前方出水可能性，并为斜井的转向提供参考依据。评价了AMT法在隧道斜井开挖前方出水预测的效果。通过该方案的实施，拓展了音频大地电磁测深法在工程地质勘察中的应用领域。

摘要： 本发明公开了一种高地应力深埋软岩隧道大变形动态分级控制方法及系统，对围岩的变形进行分级管理和动态控制，确定了不同变形阶段的控制基准和控制方法，明确了主动支护措施和被动支护措施的支护时机，符合高地应力深埋软岩隧道“让抗结合、先让后抗”的控制理念。

摘要： 本发明公开了一种深埋长隧道综合勘察方法，包括以下步骤：步骤一，水平定向钻孔轨迹设计及测量放样；步骤二，水平定向钻机设备安装及泥浆循环系统设置；步骤三，弯螺杆钻具靶点定向钻进；步骤四，常规地质取心钻探；步骤五，钻孔轨迹测斜和纠斜；步骤六，进行存储式物理测井和各项试验；步骤七，封孔；本发明创新性地提出了水平孔线状取心勘察方法，该方法通过建立“多靶点定向钻进、水平螺杆马达原状性取心、地质录井和存储式物理测井”四合一综合勘察技术体系，该技术体系为现有的勘察方法带来了技术上的革新，解决了一些因受限于场地、气候、交通、生态和环境保护等因素而无法开展传统垂直钻探勘察工作的难题。

摘要： 本发明涉及隧道施工技术领域，具体为一种铁路深埋软岩大变形隧道地应力场反演方法。本发明提供的反演方法包括以下步骤：步骤一：布设多个围岩应力监测点；步骤二：监测各个围岩应力监测点的围岩应力值；步骤三：分析各个围岩应力监测点围岩压力的变化；步骤四：根据三个围岩应力监测点的应力值和围岩应力监测点坐标建立地应力函数表达式；步骤五：将各个围岩应力监测点的围岩压力值带入地应力函数中，计算各个围岩应力监测点的围岩应力；步骤六：比较各个围岩应力监测点的地应力函数计算值与实测值的大小，地应力函数计算值与实测值高度相似。本方法采用地应力函数形式简洁明了，计算量小，在局部区域内具有较高的精度。

摘要： 本发明公开了一种富水地层深埋隧道盾构钢套筒，涉及隧道盾构设备技术领域，包括下筒体，所述下筒体的上端设有上筒体，所述下筒体及所述上筒体的数量均为四个，所述下筒体的下表面中间位置设有底部框架，所述底部框架的数量为四个，四个所述底部框架依次通过焊接固定在四个所述下筒体的下端，所述下筒体及所述上筒体的一端设有过渡连接环，所述下筒体及所述上筒体的另一端设有钢套筒后端盖，所述钢套筒后端盖的外表面上设有反力架，一个所述上筒体的上端贯穿连通连接有进料口，施工过程中地表沉降、洞门渗漏水都控制良好，可以避免盾构接收施工过程中出现涌水、涌砂等安全问题，安全可靠，钢套筒密封完整，止水效果更好。

摘要： 本发明公开了实验设备技术领域中的一种深埋隧道三向应力环境物理模拟装置及其加载方法，包括加载隧道模型和若干块设于加载隧道模型外侧的加载垫块、以及设于与加载隧道模型上的载荷测量单元和调节部，加载垫块之间通过调节部可拆卸的连接，压力传感器设置于加载垫块与加载隧道模型之间，载荷记录仪与压力传感器电性连接；三向应力环境物理模拟装置安装于抗冲击双轴加载系统内，抗冲击双轴加载系统与抗冲击双轴加载系统电性连接；发明的轴压和侧压各自可独立加载，监测分析被加载试样在不同应力环境的破坏过程，结构简单，操作方便，可完成较大试样的试验。

摘要： 本发明提供了深埋隧道岩体爆破与悬臂掘进机联合开挖方法，爆破开挖与机械开挖联合对隧道进行开挖，其核心思想是将掌子面预开挖区域岩体分为两部分，一部分使用控制爆破开挖方法，另一部分使用机械开挖方法。在爆破开挖过程中，先确定掏槽孔、辅助孔以及周边孔参数，掏槽孔整体呈楔形，将乳化药包安置于炮孔底部，采取底部装药结构，同时采用切缝药包实现定向断裂控制爆破的目的。通过爆破开挖与机械开挖的联合使用，不仅能够解决隧道超欠挖、爆破开挖炸药用量多及围岩损伤的难题，且提高了施工安全性，缩短了施工工期。

摘要： 本发明公开了基于金属丝电爆炸的深埋隧道周边孔爆破实验装置及方法，应用于深部岩体隧道开挖与成型领域，包括：绝缘棒、正电极、负电极、金属丝、模具及底座；所述绝缘棒两端设有竖向凹槽，临近端部设有横向贯穿孔，所述正电极与负电极安装于绝缘棒两侧竖向凹槽内，且正电极穿过绝缘棒贯穿孔，所述金属丝两端焊接于两电极端部的槽孔内，所述模具为可拆卸式，内表面有电镀层，所述底座由螺栓将第一模型、第二模型与底座组合固定而成；本发明利用金属丝在高压脉冲下发生电爆炸产生的冲击波模拟隧道爆破中炸药爆炸的冲击波，设计了深埋隧道掘进中周边孔爆破模拟实验装置及方法，实现了不同动静载荷耦合条件下的多种隧道模型的室内爆破实验。

摘要： 本发明提供一种应用三臂凿岩台车和光面爆破的特长深埋隧道开挖方法，包括以下步骤，步骤S1施工准备：现场测量员提前将隧道水平方向参数、垂直方向参数、掌子面轮廓参数以及设计的炮眼布置图同步到台车电脑中；步骤S2车体定位；步骤S3爆破：采用倒T型掏槽布孔的炮眼布置图，利用三臂凿岩台车在掌子面上进行全自动钻孔，钻孔结束后，在炮孔中装填炸药并完成光面爆破；步骤S4通风降尘；步骤S5出碴。本发明能够提降低工人劳动强度，提高钻爆精度和施工质量，缩短循环作业时间，提高施工效率，减少超欠挖、减少对围岩的损伤，减小对工人职业健康的影响。

摘要： 本发明公开了模拟深埋隧道地震横波动力加载的试验装置、系统及方法，属于模型试验技术领域，包括底座和模型试验平台，模型试验平台滑动连接于底座，且模型试验平台一侧连接有用于施加横向压力的第一加载杆；模型试验平台底部连接第二加载杆，第二加载杆连接偏心轮机构以产生振动并传递至第一加载杆，第一加载杆推动模型试验平台水平移动。本发明能够有效模拟地震横波模拟动力加载过程，根据检测数据能够为深埋隧道孕灾模式与致灾机理提供依据。

摘要： 本发明公开了一种应用于高地应力深埋隧道破碎带开挖施工方法，沿隧道掌子面边缘掘进方向设置加固管棚支护，并在加固管棚支护前增加减震防护，最后进行施工爆破。本发明显著削弱了爆破活动对围岩加固区的造成的震动损伤，既可以适当的增加炮孔装药量，提高循环进尺，加快施工进度，又能削弱爆破震动给围岩加固区造成的损伤，维持围岩的结构稳定，保障施工安全。