特殊地質(zhì)環(huán)境下公路深埋隧道地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測及其施工處治對策研究——以石萬公路走馬嶺隧道為例.pdf

1、基于走馬嶺隧道的特殊地質(zhì)環(huán)境，隧道在開挖過程中將會遇到巖溶及巖溶水、斷層、軟巖及塑性變形、煤層及瓦斯等多種不良工程地質(zhì)災(zāi)害問題。為此，通過對可能出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測，以便為隧道的動態(tài)設(shè)計(jì)與施工提供可靠的依據(jù)與保障，以便確保隧道的正常，降低和避免各種突發(fā)性災(zāi)害對人員生命財產(chǎn)的威脅隱患；同時，為復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下深埋長大公路隧道的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測及施工處治對策方面，提出一套較為完整的研究思路、技術(shù)路線、合理的理論方法體系以及行之有效的施工處治對策

2、，應(yīng)用于隧道工程的建設(shè)實(shí)踐。 論文的主要研究內(nèi)容有如下方面： 1．通過對我國已建或在建典型隧道施工所遇到的各種主要地質(zhì)災(zāi)害問題進(jìn)行調(diào)查和分析，初步了解了我國隧道工程施工所遇到的主要地質(zhì)災(zāi)害問題，包括隧道的地質(zhì)條件、主要工程災(zāi)害類型、誘發(fā)因素、工程處治措施及其治理效果，為研究特殊地質(zhì)環(huán)境下隧道施工的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測及其處治措施問題的提供了基礎(chǔ)。 2．通過對隧道工程地質(zhì)勘察報告、現(xiàn)場大范圍的地質(zhì)調(diào)查資料及對隧址區(qū)遙感解譯

3、圖像的分析研究，掌握了隧道的工程地質(zhì)及氣象水文條件，確定了在隧道在施工過程中將會遇到巖溶與巖溶水、斷層、軟巖及塑性變形、煤層和瓦斯等主要地質(zhì)災(zāi)害問題。 3．研究了隧址區(qū)的巖溶發(fā)育特征、分布形態(tài)及其水文地質(zhì)條件。 4．對隧道的涌水狀況進(jìn)行了全過程現(xiàn)場監(jiān)測，并對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行了分析，采用多種常規(guī)方法對隧道涌水量進(jìn)行了預(yù)測及分析；對巖溶涌出水采用滲流模擬原理，利用Modflow軟件進(jìn)行了三維數(shù)值計(jì)算，對隧道天然滲流場及隧道開挖后

4、滲流場進(jìn)行了分析；在此基礎(chǔ)上，分析研究了隧道巖溶段的施工處治對策，結(jié)合現(xiàn)場情況，明確了動態(tài)施工的具體措施及其施工要點(diǎn)。 5．對隧道圍巖施工的地質(zhì)條件進(jìn)行了全過程跟蹤調(diào)查，明確了跟蹤調(diào)查的內(nèi)容；對隧道圍巖分類方法進(jìn)行了研究，建立了走馬嶺隧道圍巖動態(tài)分類標(biāo)準(zhǔn)，選取了圍巖分類的基本指標(biāo)，并對分類方法進(jìn)行了相關(guān)性分析；選取典型斷面利用地質(zhì)雷達(dá)對隧道施工進(jìn)行了超前地質(zhì)探測，并對結(jié)果進(jìn)行分析。 6．選取典型斷面，對隧道軟弱圍巖進(jìn)行了

5、變形檢監(jiān)測及分析，主要包括圍巖內(nèi)部位移、接觸壓力量測，以及基于量測位移的反分析研究；同時，對軟弱圍巖典型斷面進(jìn)行了3維有限元數(shù)值模擬，對圍巖應(yīng)力場、位移場、錨桿受力特征、隧道開挖效應(yīng)及其影響、支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析；結(jié)合實(shí)際情況，對隧道軟弱圍巖大變形段的施工處治對策進(jìn)行了分析研究，明確了動態(tài)施工的具體措施及其施工要點(diǎn)。 7．選取典型斷面，對斷層破碎巖體采用基于離散單元法的UDEC程序進(jìn)行數(shù)值模擬分析，對圍巖應(yīng)力位移、支護(hù)結(jié)

6、構(gòu)的受力特征、地下水力計(jì)算及其巖體完整性對支護(hù)結(jié)構(gòu)受力的影響進(jìn)行了分析研究；同時，對斷層破碎帶的施工處治對策進(jìn)行針對性研究，提出了綜合處治措施，并對施工方案和施工要點(diǎn)進(jìn)行了明確。 8．針對地質(zhì)勘察報告對煤層及瓦斯氣體狀況的分析，以及實(shí)際施工過程中的地質(zhì)跟蹤調(diào)查，確定了隧道瓦斯的地質(zhì)研究工作方法，根據(jù)實(shí)際情況，對隧道煤層段及瓦斯氣體的施工對策和預(yù)防措施進(jìn)行了分析研究，有針對性的提出了合理的具體施工方案、措施和預(yù)防要點(diǎn)。 通

7、過上述內(nèi)容的研究，論文取得了主要成果和創(chuàng)新點(diǎn)： 1．系統(tǒng)提出了研究巖溶、軟弱圍巖、破碎巖體等特殊地質(zhì)環(huán)境下公路深埋隧道地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測和施工處治對策的關(guān)鍵技術(shù)路線和理論分析方法，為研究隧道的不良地質(zhì)問題提供了方向性指導(dǎo)。 2．通過研究，認(rèn)為隧址區(qū)內(nèi)的巖溶發(fā)育呈現(xiàn)方向性、成層性和垂直分帶性等特征，為研究類似地質(zhì)環(huán)境下的巖溶發(fā)育規(guī)律提供了參考作用。 3．系統(tǒng)提出了隧道巖溶、軟弱圍巖、破碎巖體等地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測的技術(shù)手段與方法

8、，正確建立了走馬嶺隧道圍巖的動態(tài)分類方法和標(biāo)準(zhǔn)，可推廣于其他類似隧道工程的研究。 4．正確選定了隧道巖溶與巖溶水、軟弱圍巖、破碎巖體等特殊地質(zhì)災(zāi)害問題的數(shù)值分析軟件、計(jì)算模型、邊界條件及有關(guān)計(jì)算參數(shù)，為研究類似地質(zhì)環(huán)境下隧道的地質(zhì)災(zāi)害問題提供了可靠的計(jì)算方法和手段。 5、系統(tǒng)提出了走馬嶺隧道巖溶、軟弱圍巖、破碎巖體、煤層瓦斯等不良地質(zhì)問題的動態(tài)設(shè)計(jì)與施工的工作程序，并提出了合理有效的施工處理對策，為處理其它類似隧道地質(zhì)災(zāi)