采用密闭取心和改装静力触探仪勘察第四系有害气体

长江三角洲一些城市的地铁工程勘察过程中发现了具有较高压力的第四系浅层天然气。鉴于第四系浅层天然气对地铁建设工程的危害,针对杭州地铁遇到的第四系有害气体的特点,采用横波地震法确定了有害气体的分布范围;采用密闭取心法查明了有害气体的赋存规律;采用改装型静力触探仪法查明了有害气体的成分、气源层、储气层、埋藏深度和压力。工程勘察结果表明,达到了杭州地铁工程第四系有害气体勘察的目的。      

浅层气地层对地铁隧道稳定性影响模型试验研究

根据杭州地区地下浅层气的分布规律和赋存特点,结合杭州地铁工程,设计了一套模型试验系统。借助物理模型试验,研究了浅层含气土层中气体释放和再回聚对地铁隧道受力稳定性的影响。试验结果表明,在含浅层气地层中穿过的地铁隧道,土中气体的释放和再回聚会使隧道产生附加变形与附加内力;气体变化过程对隧道管片截面相对变形和内力的影响较弱,而对隧道整体变形则具有显著影响;气体释放后的再回聚过程对隧道结构变形和内力的影响明显小于前期的气体释放过程。处于含浅层气地层区域的地铁隧道,应将隧道的整体稳定性作为控制重点,并且施工前,宜将地层中气体进行超前有控排放,以减弱后期给地铁工程带来的不利影响。     

宁波市轨道交通2号线浅层天然气对建设的影响

宁波轻轨1号线和2号线一期工程之局部盾构隧道区间和车站,发现以沼气为主的浅层天然气。本文依据2号线浅层天然气专项勘察成果,研究了其天然气埋藏分布特征,以及对轻轨建设的影响,提出了防治措施建议。     

基于电阻率孔压静力触探的浅层气可靠度识别

地下浅层气的存在会对地铁项目的勘察、施工以及后期正常运营构成安全隐患。采用基于地质统计学和可靠性分析的概率方法,对杭州某地铁站场地的电阻率静力触探测试数据进行分析。通过回归分析移除电阻率数据的趋势项,以变差函数为工具,描述电阻率残差在竖向和水平向上的各向异性,采用克里格插值对未采样点参数值进行最优线性无偏估计,采用一阶可靠度方法获取基于电阻率的地下浅层气分布三维概率图。分析表明：电阻率残差具有显著的各向异性,在竖直和水平方向的自相关距离分别为5.1 m和55.6 m。在考虑不同土体电阻率背景值不同的前提下,采用一阶可靠度方法建立了浅层气三维概率分布图。该场地竖直方向上浅层气分布于25 m附近及30～35 m深度区间内,水平方向上则集中分布于RCPTU1点位附近。可基于该结果提出针对性的防治对策,为布设排气孔、浅层气监测等治理措施提供依据。     

跨孔超高密度电阻率法在球状风化花岗岩体探测中的应用

花岗岩发育地区球状风化体(俗称孤石)的分布直接影响城市轨道交通工程的建设,准确探明花岗岩孤石的空间分布具有重要的现实意义。为了探明地铁建设过程中花岗岩孤石的分布情况,结合深圳地铁11号线某区间孤石探测试验,采用跨孔超高密度电阻率法研究两孔间孤石分布情况,试验数据能较好反映出土层间电阻异常。试验分析结果与现场验证钻孔的对比表明:该物探方法能在一定程度上揭示孤石的空间分布,为进一步针对地铁工程勘察提供了指导,丰富了花岗岩孤石的探测手段。     

杭州湾地区浅层气分布及对工程特性的影响

本文以杭州湾大桥工程为重点试图对杭州湾地区浅层天然气在杭州湾地区的形成、分布特征作一概括，分析了浅层气喷发对土层及工程基础产生负摩阻力、沉降等危害，从浅层气的成因机制上找出工程施工中解决浅层天然气的对策(控制性释放)。     

昆明泥炭质土地铁盾构等代层压缩模量试验研究

在城市地铁盾构施工过程中,地表沉降是重要的工程问题之一,不但影响地铁隧道的安全建设,更直接关系到周边紧临建筑物的正常运营。等代层压缩模量是控制地表沉降的关键参数,特别是软弱土层中的地铁盾构。等代层注浆材料与土体的混合比例关系、注浆后的养护时间是直接影响其压缩模量的重要因素。本文依托昆明地铁3号线石咀段泥炭质土层盾构工程,进行注浆材料与泥炭质土的不同比例关系及不同养护时间条件下的压缩模量试验研究。探索泥炭质土层中盾构等代层中浆体与土体的合理比例关系,并提出注浆后何时能达到预期的等代层压缩模量,为泥炭质土地区地铁盾构施工提供参考。     

宁波地区典型土层地基承载力确定

基于宁波轨道交通1号线和2号线一期工程的静力触探、标准贯入、扁铲和十字板等原位试验数据,采用已有的经验公式预测了宁波地区各典型土层的地基承载力。然后,根据K-S检验法提出了各经验公式预测结果的分布概型及数字特征。在此基础上,通过与宁波地区地基承载力经验值对比,提出宁波地区典型土层地基承载力的建议值。研究结果可对宁波地区岩土工程勘察设计中地基承载力的确定提供参考。     

杭州地铁储气砂土的渗气性试验研究

浅层气地质灾害对工程的影响日益受到重视,认清储气土层的气渗透特性是采取积极有效工程措施防治灾害影响的基础。以杭州地铁所遇的储气砂为研究对象,利用自制的渗气性量测装置对其进行了系统的试验研究。结果表明：地铁工程所遇的浅层气储气砂层属渗透性极好储层,渗透率达2 960×10-3 ?m2;砂土中气渗透规律符合达西定律;饱和度较低时,含水率的增加对砂土的渗气性影响很小;随着饱和度的增加,气渗透性逐渐减弱,在饱和度大于80 %后,渗气系数急剧减小直至完全不透气;饱和度的变化相对于干密度对储气砂土的渗气性影响更为显著。     

含浅层气砂土的赋存特征及其非饱和参数预测

从地质成因角度分析了杭州地区浅层气藏的形成过程,探讨了储层土体的原始赋存分带特征,认为规模气藏中位于浅层气富集带内砂土的吸力变化范围不大,初始赋存含水率大致与其残余含水率接近,一般处于残余含水状态。基于VG模型描述的储气砂土-水特征曲线,提出了间接获取储层砂土非饱和参数的工程预测方法。对比试验结果表明：借助VGM模型、Parker模型和乘幂形式的强度公式,能够有效地预测含浅层气砂层的渗水系数、渗气系数和抗剪强度等非饱和参数,可满足地铁工程超前采取防治措施、消除浅层气地质灾害的需要     

交通仿真软件在地铁工程设计中的应用实例

本文介绍了TransCAD、GTMS、AnyLogic三个仿真软件,以天津地铁6号线初期设计为应用背景,给出在单条地铁线路设计中,客流预测、牵引计算、车站仿真三个环节的应用举例,说明在地铁设计中引入此类软件的实际意义和效益。     

龙泉山构造区隧道浅层天然气来源定量研究

龙泉山含油气构造带是川西油气区和川中油气区分界构造,地层主要为侏罗系和白垩系红层,属非煤地层,不具生烃能力;但穿越龙泉山构造带的多条隧道,施工中都受到了浅层天然气危害。为查明浅层天然气来源,更准确地预测非煤地层隧道中瓦斯分布特征,为隧道工程服务,文章以成都地铁18号线龙泉山隧道为例,采用现场成分测试、气相色谱、稳定碳同位素、稀有气体同位素和生物标志化合物实验,对龙泉山含油气构造带浅层天然气的来源进行了定量研究。研究表明龙泉山含油气构造带浅层天然气主要成分以CH₄、N₂、CO₂为主,其中CH₄浓度达到57.65%~75.23%;浅层天然气稳定碳同位素实验表明δ¹³C₁、δ¹³C₂和δ¹³C₃的值分别在40‰、26‰和25‰上下;稀有气体同位素实验表明气样源岩年代介于225~249 Ma;生物标志化合物实验表明规则甾烷比值介于0.90~1.07。龙泉山构造带浅层天然气主要来源于下伏三叠系须家河组地层,深部气体主要通过断层及节理裂隙向上运移,在浅部砂岩、节理裂隙发育区和局部构造高点富集,从而对隧道工程形成危害。成都地铁18号线龙泉山隧道横穿龙泉山含油气构造,隧道掌子面瓦斯绝对涌出量达到2.13~4.99 m³/min,浅层天然气的分布受龙泉驿断层、卧龙寺向斜、龙泉山背斜和马鞍山断层控制。龙泉驿断层和马鞍山断层是深部三叠系须家河组天然气向上运移通道,断层破碎带及其伴生、派生节理裂隙发育区以及龙泉山背斜转折端是浅层天然气有利富集区,浅层天然气浓度高,隧道风险大。     

城市地铁运营期间对地下水环境影响分析

长距离地铁隧道的运营期间会对地下水环境造成一定影响。本文以北京市M8二期北段为例,进行该类问题的分析研究,首次建立了科学的评价方法体系。根据本文的方法体系,在一定渗流计算的基础上,获得了北京市M8二期北段对渗流场阻隔作用的量化评价,并在此基础上做了进一步的环境及工程影响评价,评价结论为保证地下水环境和该新线建设节省造价和工期提供了科学依据。同时,本文工作也为今后地铁建设中类似问题的评价与研究提供方法上的借鉴与参考。     

有控放气措施下含浅层气地层的一维变形分析

人为控制性放气是杭州地铁工程施工前防治浅层气地质灾害的必要措施。通过对浅层气藏形成中的水气运移过程分析可知,气藏原始包气带内的水压力和吸力沿厚度呈线性分布,孔隙水压力的大小与其相同位置处的静水压力相当;借助储层土体的室内土-水特征曲线并结合现场勘探资料,能够获得气藏初始饱和度分布。在分析有控放气措施下气藏内部水气运移基础上,利用GDS非饱和应力路径三轴系统地研究了气体释放过程中储气砂土的湿化变形,并给出了气体释放引起的含气地层沉降变形的预测方法。结果表明,在经历了形成过程中的自然脱湿后,储集层砂土被进一步压密,而工程放气措施引起的水浸或再吸湿过程中,单由饱和度或吸力减小所引起的砂土湿化变形量很小,可忽略其工程影响;有控放气措施下,由气体释放引起的浅层含气地层沉降沿气藏厚度自上而下依次递减,总沉降量约为气藏总厚度的1‰～5‰。     

砂卵石地层隧道深孔预注浆试验研究

砂卵石地层是一种结构松散、无胶结、成拱性差、渗透性强、自稳能力低的地层,目前在此类地层浅埋暗挖隧道施工中所采取的施工工艺和方法仍不尽完善,如施工时与之配套的深孔预注浆成孔工艺、注浆材料选择、浆液配比、注浆压力及注浆量参数等均无成熟的经验供施工借鉴和参考。基于北京地铁九号线工程浅埋暗挖试验段的工程背景,进行砂卵石地层条件下的深孔预注浆试验,对比分析五种成孔方法、两种注浆方式——前进式和后退式注浆方式,在钻进成孔效果、钻孔效率、注浆压力、注浆量、浆液配比、注浆加固效果等方面的规律和不同特点,提出适合砂卵石地层条件下的深孔预注浆方法。研究成果为北京地铁九号线工程的后续施工以及类似地层深孔预注浆施工提供了有益的借鉴和参考。