双护盾TBM施工隧洞综合超前地质预报方法研究

由于受护盾、管片及电磁干扰的影响,地质素描、炸药激振地震法、电磁法等超前地质预报方法在双护盾TBM施工中无法使用。根据双护盾TBM技术特点,以CCS水电站引水隧洞为工程背景,提出了以地质分析法、物探法、和超前钻探等为主的综合超前地质预报方法。综合超前地质预报采用"由粗到细、点面结合"的原则。地质分析法包括隧洞沿线地质分析、施工地质观察、岩渣及掘进参数分析等,不占用TBM掘进时间,成本低,可全洞段采用。物探法包括ISIS地震法和BEAM电法。物探法和超前钻探占用TBM掘进时间,且预报成本较高。因此,应根据预报精度、预报成本及是否占用掘进时间综合权衡后,确定采用何种预报方法。基于综合超前地质预报结果,针对不良地质条件,提出了相应的处理措施。研究结果表明,综合超前地质方法符合双护盾TBM施工特点,能有效识别掌子面前方的不良地质条件,同时可为工程应对措施提供基础支撑,从而有效避免或降低不良地质条件的影响。     

开敞式TBM过类泥石流不良地质洞段施工处理技术

开敞式TBM在掘进过程中,往往会遇到断层破碎带,目前业界已经有相应的处理方式,但是在遇到类泥石流洞段时,单独依靠目前TBM自身条件及已有的处理方式很难实现顺利通过,需要采取特殊的施工处理措施相互配合才能通过。本文依托吉林引松供水项目三标段类泥石流不良地质洞段的处理,形成了一套完整的开敞式TBM过类泥石流不良地质洞段施工处理技术,即在碎块石夹杂断层泥段采用超前管棚支护,在类泥石流不良地质洞段采用堵水灌浆加固技术并配以喷锚喷网 钢拱 模筑混凝土的联合支护技术。工程实践验证了该技术的可行性。     

天生桥二级水电站灌浆质量物探评价方法及效果分析

天生桥二级水电站由于引水隧洞较长,穿越地层、岩溶,地质构造十分复杂,因此,对不良地质洞段除采取加强衬砌、桩基础等设计处理方案外,还对围岩实施高压固结灌浆处理,以加固围岩稳定.灌浆质量采用压水试验和综合物探手段检测..笔者就引水发电隧洞特殊洞段物探检测工作独特的设计思路、资料处理方法和对灌浆效果的评价方法及结果进行了介绍.     

地质条件不确定性下TBM管片结构失事概率计算

不良地质条件是影响TBM施工隧洞管片结构安全的重要因素。综合考虑围岩地质条件和衬砌结构的不确定性,提出了一种定量分析TBM管片结构失事概率的新方法。在基于Markov过程估计隧洞沿程地质岩性变化概率的基础上,建立了隧洞任意位置处管片选型不匹配的概率模型;考虑围岩和管片参数的不确定性,采用随机有限元方法计算某一类型管片在不同围岩下的失事概率;由此,采用全概率公式,可计算隧洞沿程任意位置处管片结构的失事概率。结合实际工程,针对施工期工况,确定了该隧洞管片沿程的失事概率、最大失事概率及其所对应的位置等,为管片选型、优化设计及TBM施工期的风险防范提供了依据。     

极破碎地质条件下的隧洞开挖施工技术

着重介绍在景洪水电站左岸下游渣场排水洞开挖施工中，对于Ⅴ类围岩洞段，针对不良地质条件下的隧洞开挖施工技术难点，应用超前小管棚预注浆、格栅钢架(或型钢支撑)、顶拱挂网、系统锚杆、喷射混凝土等多种支护措施，安全顺利地进行隧洞锁口和通过洞身段长达574 m的Ⅴ类围岩洞段，其中还包含3条断层破碎带。     

基于模糊综合评判的护盾式TBM施工围岩稳定性分类

针对传统分类方法难以对围岩稳定性进行评价的问题,以护盾式全断面隧掘进机（TBM）施工隧洞的围岩稳定性评价为目标,在研究护盾式TBM施工特点的基础上,参照国内、外常用的围岩分类方法,选择了岩石的回弹值、刀盘推力、刀盘扭矩、片状岩渣含量、地下水渗流量和最大主应力与洞轴线的夹角作为围岩稳定性评判因素。采用模糊综合评判方法,建立围岩稳定性多因素评判模型,通过确定评判因素的权重向量选取隶属函数,进而对围岩稳定性进行定量评判,并将之应用到某工程双护盾TBM施工的围岩稳定性评判中。结果表明：序号1、2、3和4洞段对应的较稳定、较稳定、局部稳定性差和不稳定的最大隶属度分别为0.494、0.403、0.388、0.442,分别对应Ⅱ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ类围岩;模糊综合评判方法合理,评判结果较为可靠。研究成果对护盾式TBM施工的围岩稳定性评价、围岩分类及支护方式选择等具有参考价值。     

桃曲坡灌区低干渠输水工程2#隧洞穿越铁路施工技术

结合低干渠输水工程2#隧洞成功穿越梅七铁路段的施工,阐述了隧洞穿越铁路时,在埋深较浅,并穿越土石结合变化区,围岩成洞条件较差,开挖极易塌方的不良地质段时,采取"短掘、弱爆、强支、快衬"的施工方案,采用钢拱架结合管棚超前支护技术,施工效果较好,对解决类似工程问题具有一定的参考和借鉴意义。     

高地应力下深埋隧洞软岩段围岩时效特征研究

“引大济湟”调水总干渠输水隧洞埋深大,地应力较高,其中穿越的洞段Ⅳ、Ⅴ类围岩占有较大的比例,在高地应力作用下围岩开挖卸荷后极可能出现大变形失稳、垮塌等,这些都极大地影响着TBM的掘进效率及施工进度。根据洞室开挖过程中实际揭示的围岩地质条件及变形特征,采用三维黏弹塑性数值方法,对围岩的流变特性与时效变形进行研究;在对实测地应力场进行分析基础上,结合围岩现场变形规律,对围岩蠕变力学参数进行了反演,进而对隧洞开挖区域的软弱围岩进行黏弹塑性数值分析,获得了规律性认识,为动态调整设计提供科学依据。     

基于可拓理论的围岩稳定分类方法的研究

在双护盾TBM（tunnel boring machine）的隧洞施工中,将可拓理论与洞室围岩稳定评价相结合。基于碴料和掘进参数的地质编录所提供的地质信息,选取了能够反映围岩稳定综合特性的评价指标,确定围岩稳定类型和预测前方岩体情 况。在物元理论、可拓集合论和关联函数运算的基础上,建立了隧洞围岩稳定分类的可拓评价方法,其中引进了隶属度的概念和一种定量的指标权重的确定方法,并在山西引黄工程的双护盾TBM隧洞施工中用此分类方法对某两段围岩进行了稳定分 类,得到的稳定分类结果与实际情况吻合。     

新疆公格尔高温引水隧洞围岩温度场试验研究

为研究高岩温引水隧洞的温度场分布规律,本文依托新疆公格尔引水隧洞高岩温洞段,设置围岩温度监测试验洞,利用自研发的围岩温度监测仪,测试了试验洞在施工期、过水运行期及模拟检修期的围岩温度,得到了不同条件下的隧道围岩温度分布特征与规律。结果表明:引水隧洞高温段,离隧洞中心一定距离,围岩温度趋于稳定,随着围岩深度加深,此温度值不再发生变化。自围岩深部开始,靠近洞壁,岩体温度值按指数递减。隧洞开挖扰动对于岩体温度场的影响半径约为2倍的开挖洞径。在隧洞施工开挖完成后,围岩温度不会因为开挖的结束而变小,反而会由于隧洞支护结构（喷层、衬砌）施做的封闭,温度会进一步上升。对于新疆公格尔引水隧洞高温段围岩温度,进水前后,围岩温度差可按40 ℃计算,在排水后检修期围岩深浅部温度差可按25 ℃计算。     

隧洞TBM施工过程中的地质编录

ＴＢＭ越来越多地用于隧洞开挖,有必要对ＴＢＭ施工地质进行研究,本文从现场施工要求的角度出发,概述了ＴＢＭ施工特征,以渣料的地质编录为重点,阐述了ＴＢＭ施工中地质编录方法及应用条件,进而归纳出如何利用各种地质信息指导超前钻探,预测不利地质条件,为ＴＢＭ施工提供地质依据。     

万家寨引黄工程泥灰岩段隧洞岩石掘进机(TBM)卡机事故工程地质分析和事故处理

隧道全断面岩石掘进机 (TBM )的施工对地质条件适应性是一个不断认识和深化的过程 ,其中很多认识是来自已发生的各种各样事故和对事故原因的理性认识。本文是在对某隧洞TBM卡机地段的岩性 (包括工程性质 )、构造、地应力及其在TBM施工条件下的变化等方面进行工程地质力学研究的基础上 ,指出层间剪切带的存在及由此而产生的较大变形速率是导致事故发生的工程地质原因 ,并提出了相应的处理意见和建议。TBM卡机问题的顺利解决和它重新开始快速掘进证明了作者分析和工程处理措施的合理性。本文的分析有助于加深TBM施工对复杂地质条件适应性的认识 ,并可望为避免类似事故的再次发生提供参考和借鉴。     

盾构施工对大型立交桥超长桩工作性状的影响

盾构近距离穿越大型立交桥超长桩基础会对桩基础及上部桥梁结构产生不利影响。通过对盾构近距离侧穿超长桩基础过程进行数值模拟,研究了不同深度处盾构掘进对超长桩承载性状、变形和内力的影响。研究表明：盾构近距侧穿超长桩会导致桩身出现较大变形及内力,且隧道轴线与超长桩处于不同相对位置时会对桩的特性产生不同影响。其他条件不变时,盾构从桩身上部的近距离穿越,将引起桩身最大的横向水平位移;盾构从桩身中部近距离穿越则将引起桩身产生沿盾构掘进方向的最大的水平位移;盾构从桩端附近穿越时将引起桩身产生最大的竖向位移;盾构从桩身中下部穿越时将引起桩身产生最大的附加轴力。桩身侧阻在隧道轴线附近呈“S”型,同时桩身轴力最大值也出现在隧道轴线附近。盾构导致桩身产生纵向和横向变形延伸至桥面高度的变形量相当可观。当盾构穿越高架桥梁基础时应该严格控制桩顶水平位移。     

TBM施工岩巷掘探一体化技术研究进展与思考

煤矿岩巷全断面掘进机(TBM)施工,是满足集约化、现代化、智能化大型矿井深部高强度开发采掘平衡与高效建设生产的重要方法之一。但是,TBM掘进对于不良地质条件适应性较差,尤其是破碎带、断层、软弱岩层及富水区等复杂地质条件会造成坍塌、卡机、卡盾、涌水等问题,从而限制了其发展。为充分发挥TBM快速掘进效率,将超前探测仪器与TBM机械进行一体化设计,开展随掘探测是煤矿岩巷TBM掘进发展亟需突破的关键技术。从TBM施工岩巷的掘探一体化技术研究出发,回顾了近年来隧道、煤矿岩巷随掘探测技术新进展,介绍了包括随掘地震、随掘电法、随掘瞬变电磁等掘探一体化技术;围绕提高随掘超前探测精度,实现高精度异常体成像,论述了岩巷TBM掘探一体化技术的发展方向,包括超前探测数据采集系统、信号处理方法、巷道界面成像新方法新技术等。认为掘探一体化设备要向自动化、信息化、智能化方向发展,要形成以智能化控制系统为核心的掘进、探测、预报集成化管理平台,实现掘进参数的智能选取、超前探测数据的实时处理与叠加成像,形成掘探一体智能控制与地质条件融合判识系统,为深部煤炭资源的精准开发利用与煤矿智能化建设提供透明地质条件支撑。      

Tunneling in lesser Himalaya,Jammu and Kashmir,India with special emphasis on tectonic mélange

Himalayan fold belt has full of geological surprises, ‘mélange’ is one of them which create difficulties during tunneling. Such mélange completely went unnoticed during surface mapping and geotechnical investigation preceding the construction of the Udhampur railway tunnel (URT). During the construction, the mélange zone has encountered across the tunnel, which occurs along the Tanhal thrust (equivalent to MBT) that separates the Murree Group and the Shiwalik Group. The mélange was characterized by a chaotic, heterogeneous geological mixture of stronger blocks (scale independence) and weaker sheared fine-grained matrix, often termed as “block-in-matrix rocks” or bimrocks, which enforced mixed face tunneling. The heterogeneity in a tectonic mélange led to stress concentrations in the rock blocks, and there were relatively high deformations within the matrix also. Release of stress from the blocks due to excavation, with unfavorable joint and thrust orientations enforced brittle failure of the blocks (face and crown collapses) while matrix deformation (time dependent) caused convergence of primary support later. Additionally, the clay minerals with high swelling potential within the matrix swelled and created pressure on the primary support. Due to the geomechanical heterogeneity in mélange, homogenizing the rock-mass by the commonly used quantitative systems might have lead to an inappropriate design and construction. The adopted New Austrian Tunneling Method (NATM) proved to be an useful tool for tunneling.     

物探方法在圆梁山隧道超前地质预报中的应用

圆梁山隧道穿越由碳酸盐岩构成且地质情况十分复杂的毛坝向斜。应用物探方法, 进行了超前地质预报的研究。结果表明:在灰岩地区深埋长大隧道做物探超前地质预报, 最好先开展可控源音频大地电磁法勘探, 查明各种构造、岩溶发育区、油汽囊等的位置、形状、规模和埋深, 对地质情况有一个半定量认识, 然后在开挖的掌子面附近开展负视速度地震反射波法, 精确预报掌子面前方的不良地质。     

城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制及其控制

基于国内城市隧道施工过程中地面塌陷事故频发的现状,结合地面塌陷事故案例,对城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制及其控制技术进行了研究。通过对北京地铁隧道施工诱发的44起安全事故统计发现：地面塌陷事故共16起,占全部事故的36%,所占比例较高;通过对国内城市隧道施工引起的29起地面塌陷事故统计发现：管线渗漏和不良地质体是诱发地面塌陷的主要因素,两者诱发的事故合计比例高达69%,因此也是地面塌陷防控的关键性因素。根据案例统计分析结果,将地面塌陷的形成方式划分为3种类型,分别为：隧道施工直接导致上覆地层失稳破坏形成的地面塌陷,隧道施工导致地层中不良地质体破坏而形成的地面塌陷,以及隧道施工导致管线渗漏水恶化而引发的地面塌陷。采用理论分析和数值模拟揭示了城市隧道施工诱发地面塌陷的灾变机制及其演化规律,在此基础上提出了城市隧道施工过程中地面塌陷的控制技术。     

我国岩土钻掘技术回顾与发展对策研究

以国土资源部探矿工程类研究所岩土钻掘技术创新、发展应用及存在问题为切入点，通过简要回顾我国岩土钻掘技术的发展，对我国岩土钻掘技术发展对策进行了研究，提出了我国岩土钻掘技术的发展对策与建议，主要提出了国土资源部探矿工程类研究所岩土钻掘技术既要为国家地质工作提供钻掘技术支撑，更要积极为国家经济建设服务，以及在此基础上建设国家钻掘技术支撑体系、适时进行专业学科结构调整等多条对策和建议。     

TSP203系统在芭蕉溪隧道超前预报中的应用

地球物理勘探方法应用于隧道掘进中的超前预报工作, 不仅具有快捷、准确的特点, 而且还能进行实时处理与显示。以上(海)瑞(丽)高速公路湖南境内邵(阳)—怀(化)段芭蕉溪隧道的超前预报为例, 通过TSP203探测, 可以及时、详细、准确地了解开挖掌子面前方的地质情况, 从而为施工单位合理安排施工作业进度、减少工程隐患提供了科学依据。