TSP203Plus超前地质预报技术在贵广铁路客运专线长大隧道施工中的应用技术研究

贵广铁路线路中特大长隧道、特大断面的隧道所占比例达到75%以上,隧道穿越某些地质情况复杂地区,可能遇到的工程地质问题及地质灾害较一般浅埋隧道更多、更严重。因此,在隧道施工中开展超前地质预报工作非常有必要。TSP203plus的工作原理和系统工作特点能满足工程预报需要。在贵广铁路部分隧道超前地质预报中证实了TSP203plus作为一种隧道地质预报手段的合理性和有效性。在对TSP203plus超前地质预报产生的误差原因进行分析的同时,提出了提高预报精度对策,从而指导不良地质条件下的隧道安全快速施工。     

组合爆破法TSP超前地质预报研究

为同时提高TSP隧道地震波超前地质预报距离和精度,采用组合爆破法改进了原TSP超前地质预报信号触发方式,提出了激发孔中心距经验公式.选用延时误差为几微秒或零点几微秒的瞬发雷管,引进延时测量仪测量雷管起爆延时,可有效减少地震波信号走时误差,提高预报准确度.采用组合爆破法可同时获得高能量与高频率的地震波信号,使超前地质预报在距离和精度两方面均得到了提高.该方法在宜万铁路云雾山隧道、沪蓉西高速齐岳山隧道和龙潭隧道得到了成功应用.     

TSP203在溶洞探测中的应用

与探测断层相比,应用TSP203探测溶洞有很大的难度。根据TSP203的工作原理和在喀斯特溶洞发育的隧道内的探测结果,认为溶洞的几何形态和产状是决定溶洞探测精度的首要因素。只有溶洞的边界有一定的横向延伸性,溶洞界面呈非常明显的单一平面特征,其法线方向与隧道轴线平行或以较小的角度相交(0°~45°),溶洞才能被准确探测。如果溶洞的边界相对于TSP测量布线有一定的横向延伸性,其边界面不一定是完全平滑的表面,但其法线方向与隧道轴线不完全垂直(大角度相交),这类溶洞有可能被部分探测,但探测精度还与溶洞界面两侧的波阻抗差、对地下水的探测、操作人员的数据采集经验和数据处理水平等有关。如果溶洞的几何形状为圆锥体或圆柱体,或者溶洞界面尽管为一平面,但其界面边界的横向延伸面与隧道轴线平行(法线方向垂直于隧道轴线),那么,这类溶洞基本难以被探测。     

快速钻探技术在岩溶隧道超前预报中的应用

通过RPD-150C多功能快速钻机在齐岳山隧道复杂岩溶地段的工程应用,得出钻探过程中的Ev能的大小是确定前方岩层的软弱程度的依据,返水量的大小和所携带的杂质是判断前方是否发育岩溶以及岩性的依据。以此为基础作出的预报结果比TSP203预报结果更直接,更接近实际开挖结果。同时,结合预报结果与实际开挖结果对比,分析了预报中出现误差的主要原因以及提高预报精度的措施。     

TSP在岩溶区山岭隧道预报中的应用研究

岩溶隧道水文和工程地质条件复杂多变,难以在勘察阶段探明可能引发施工期地质灾害的不良地质体的具体位置、规模和性质. 为了避免因盲目施工而造成的突水、涌泥和塌方等事故的发生,迫切需要对施工期的隧道超前地质预报进行研究. TSP隧道地震预报系统可以有效预报掌子面前方100～150m以内地质体的位置、规模和性质. 采用TSP超前地质预报技术对岩溶隧道进行探测,并对多个成功预报实例进行深入分析,归纳了溶洞和暗河等在TSP中的具体反映,总结出洞穴和暗河的判识规律,对类似地质条件下的超前地质预报工作具有一定的指导意义.     

TSP超前地质预报异常地震波信号

隧道地震波预报(tunnel seismic prediction, TSP)超前地质预报系统已在国内外多条隧道中成功应用,做为一种应用最为广泛的长距离预报手段,在隧道施工地质预报中发挥了巨大的作用.在TSP数据采集过程中,会遇到复杂多变的围岩和现场条件,采集到的地震波波形也会千差万别.研究了几种常见的异常原始地震波波形特性和成因,并提出采取相应的措施,避免产生和接收异常信号,提高TSP地震波信号质量,为增加TSP数据解译的准确性和可靠性打下坚实的基础.     

TSP203超前预报技术的缺陷与TST技术的应用

国内外的隧道地质超前预报技术正在发展之中,目前TSP203技术在中国的用户较多,它采用一维观测系统,获得的地震资料是零偏移距反射道集,不能准确确定掌子面前方围岩的波速分布,也不能准确推定反射地质界面的位置和力学性状,造成很多漏报和误报,亟待改进。作为改进对策,TST隧道超前预报技术采用二维和三维观测系统和偏移成像处理技术,利用不同偏移距的共散射点道集,同时利用走时和振幅等运动学和动力学信息,准确确定掌子面前方围岩速度分布、反射地质构造的准确位置和界面两侧围岩力学性状的差异,具有坚实的物理基础,克服了TSP203技术的缺陷,大大地提高了超前预报的准确性和可靠性,降低了预报的风险。     

TSP超前地质预报系统及其在隧道施工中的应用

为对隧道施工进行超前地质预报,在薛城隧道K30＋708-K30＋673段内右壁布设了24个激发孔,K30＋728段左右壁各布设了1个接收孔,对出口段K30＋652～K30＋540段进行了测试,并利用TSP对测试数据进行处理、分析。根据围岩的实际开挖情况,由测定的纵波波速和岩体声波波速数据以及地震波的反射界面图,结合TSP的预报结果进行综合分析。结果表明,TSP技术在薛城隧道安全施工中的应用总体是可靠的。     

TSP隧道地震勘探在高速铁路隧道中的应用

介绍了TSP203隧道地震勘探的基本原理,分析了TSP系统探测的详细流程．以沪昆客专长昆段位于湖南芷江境内的姚家隧道为工程实例,利用TSP技术对其进行超前地质预报．在进行现场数据采集、数据处理、图像分析的基础上,对姚家隧道DK380＋350．DK380＋370里程段进行了地质情况预测．最后将隧道实际开挖后掌子面的地质揭露与TSP超前地质预报结果进行对比,验证了预报的准确性．     

TSP超前地质预报系统及其在隧道施工中的应用

为对隧道施工进行超前地质预报,在薛城隧道K30+708～K30+673段内右壁布设了24个激发孔,K30+728段左右壁各布设了1个接收孔,对出口段K30+652～K30+540段进行了测试,并利用TSP对测试数据进行处理、分析。根据围岩的实际开挖情况,由测定的纵波波速和岩体声波波速数据以及地震波的反射界面图,结合TSP的预报结果进行综合分析。结果表明,TSP技术在薛城隧道安全施工中的应用总体是可靠的。     

倾斜煤层区段煤柱变形破坏规律

煤层倾角是影响区段煤柱稳定性的关键因素之一.利用理论分析、相似模拟、数值模拟等方法研究了倾斜煤层开挖后倾向覆岩结构演化特征、煤柱变形及失稳破坏形式.研究结果表明,0~45°范围内随着煤层倾角增大,区段煤柱发生剪切失稳破坏的可能性增大;煤柱两侧覆岩结构呈现不对称分布,煤柱上侧砌体梁结构形成层位较低,煤柱下侧形成冒空区,砌体梁结构形成层位高于上侧;与水平煤层煤柱破坏以挤压变形为主不同,倾斜煤柱以沿着弱面剪切滑移破坏为主;不同倾角煤层煤柱围岩变形量呈不对称分布,煤柱下侧围岩变形量大于上侧,煤层倾角越大煤柱围岩变形量不对称分布趋势越明显.     

倾斜长壁工作面老顶岩层破断规律的研究

本文利用弹性基础梁理论,研究了倾斜长壁工作面老顶岩梁的运动和破断规律,分别对仰斜开采和俯斜开采条件下老顶岩层断裂的位置和条件、老顶来压步距等进行了分析.研究表明,倾斜长壁开采时老顶岩梁的初次断裂过程有三种类型,并给出了相应的计算公式。同时分析了煤层倾角和顶板条件对老顶断裂和矿压显现的影响。     

管路倾角对混输管线中分层流存在范围的影响

采用Kelvin-Helmholtz非稳定性理论导出的分层流界面稳定存在准则和Barnea提出的分层流与环状流转换准则，对不同管路倾角下分层流稳定存在范围进行了模拟，并在管线操作条件下，预测出分层流存在最大区域所对应的倾角，能为现场生产和两相分离器的设计提供理论依据。模拟计算结果表明，倾斜向上的两相管流中几乎不存在分层流；在下倾管线中，随着倾角增大，分层流存在区域逐渐增加，超过最大范围后，迅速减小直至消失；两相分离器的入口倾角在一30℃左右能获得最佳的分离效果。     

考虑倾角影响的扩大头锚杆极限抗拔力

扩大头锚杆因其对土层的选择要求而常常具有一定的锚杆倾角,而目前工程实践中未充分考虑该倾角对锚杆抗拔力的影响.为此,在原有研究基础上,采用莫尔-库伦强度理论推导考虑倾角影响的扩大头锚杆极限端压力和抗拔力的表达式,从力学机制层面解释土体黏聚力、内摩擦角和扩大头埋深对极限端压力随锚杆倾角变化的影响.结果表明:极限端压力在静止...     

磁场作用下倾斜方腔内纳米流体自然对流数值模拟

采用Chebyshev配置点谱方法对倾斜方腔内纳米流体自然对流换热进行了数值模拟。倾斜方腔的左右壁面分别为恒温壁面,上下壁面为绝热壁面,并施加了与方腔下壁面平行的磁场。方腔内充满了以水为基液,不同纳米颗粒。研究方腔倾斜角度g、Gr数和纳米颗粒对纳米流体流动与传热的影响。研究结果表明：传热在倾斜角度为p/4时最大,当方腔倾斜角度为p/3时传热受到抑制;纳米流体流动与传热受Gr数影响比较显著;不同纳米颗粒对传热影响趋势大致相同。     

套损问题影响因素分析

油田套损问题非常复杂,影响因素众多,给油田生产带来了巨大损失.因此,选择平面有限元对引起套损原因进行分析.引入摩擦元,模拟地层注水后产生的地层错动面,考虑了岩石单元的非线性,编制有限元程序进行了分析运算,给出了套损管损坏的定量分析结果.以地层的相对错动表示套损变形情况,研究了地层倾角、地层压力、浸水域大小和泥岩水化情况改变对套损的影响.分析结果表明:当形成一定范围浸水域后,随着地层倾角增大,地层压力增大,浸水域范围增大和泥岩水化程序增大,套管变形增大.     

挡土墙土压力非线性分布的计算方法研究

基于数学方法对斜单元体进行力和力矩的平衡分析,得到了墙背粗糙且填土坡面倾斜情况下的土压力解析解,并进一步分析了填土坡面倾角对土压力的影响。对比分析表明:经典朗肯土压力理论可看作是解析解在墙背光滑、填土坡面水平情况下的特例;在填土内摩擦角一定时,挡土墙墙后滑动楔体的极限破裂角随着填土坡面倾角或墙土之间摩擦角的增大而减小。基于解析解得到的土压力分布呈现明显的非线性特征,且在填土面水平情况下挡土墙墙脚处的土压力为0,这与实测数据取得了很好的一致。分析还表明,随着填土坡面倾角的增大,墙脚处的土压力不再接近0反而越来越大。文中的求解方法还可进一步拓展至探求填土为粘性土情况下挡土墙上土压力的解析解。