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岩溶区隧道半填充大型溶洞综合探测与处治技术研究

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西部交通科技 2024年第4期 145-148页

作者：陈睿基罗安邦李晓敏广西路建工程集团有限公司广西南宁530001

文章总结了武宣—来宾—合山—忻城公路№2标段来宾3号隧道岩溶溶洞处治经验,即通过采取超前地质钻探、超前地质预报等综合探测方法,对隧道溶洞平面位置关系、溶岩发育情况以及水文地质特点进行全方面探测,制定了安全有效的引水、加固... 详细信息

文章总结了武宣—来宾—合山—忻城公路№2标段来宾3号隧道岩溶溶洞处治经验,即通过采取超前地质钻探、超前地质预报等综合探测方法,对隧道溶洞平面位置关系、溶岩发育情况以及水文地质特点进行全方面探测,制定了安全有效的引水、加固、回填专项处治方案,从而安全、快速穿越隧道溶洞段,为同类型岩溶隧道处治提供了借鉴。

关键词：岩溶区隧道半填充大型溶洞超前地质预报超前地质钻探

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岩溶区隧道大型溶洞处治技术研究

工程技术研究 2020年第17期5卷 88-89页

作者：黄骤屹叶铭徐仁华蒋定然汪涛文山州广那高速公路投资建设开发有限公司云南文山663000 长安大学公路学院陕西西安710064

为了降低岩溶区隧道大型溶洞对施工的影响,文章通过文献收集和案例调研,针对岩溶地区隧道施工中遭遇的各种不同溶洞影响,提出了针对性的处置方案,其中包括大型干溶洞的处治、大型填充型溶洞的处治、大型含水型溶洞的处治,旨在为岩溶区... 详细信息

为了降低岩溶区隧道大型溶洞对施工的影响,文章通过文献收集和案例调研,针对岩溶地区隧道施工中遭遇的各种不同溶洞影响,提出了针对性的处置方案,其中包括大型干溶洞的处治、大型填充型溶洞的处治、大型含水型溶洞的处治,旨在为岩溶区隧道大型溶洞处治技术提供可参考建议。

关键词：岩溶区隧道大型溶洞填充型溶洞处治方案

基于遗传神经网络算法的岩溶区隧道溶洞规模预测

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建筑技术开发 2022年第1期49卷 106-109页

作者：郑世杰王润林云南省文山州交通运输工程造价管理站云南文山663000 中铁十七局集团第四工程有限公司重庆401121

岩溶区溶洞发育受多种因素影响,具有高度复杂性和非线性特征。为准确预测岩溶区隧道溶洞规模,降低隧道施工过程中遭遇岩溶洞穴的风险,在参考相关文献的基础上,结合已经探明的溶洞信息与岩溶发育机理选取岩石可溶性、岩层厚度、地表汇水... 详细信息

岩溶区溶洞发育受多种因素影响,具有高度复杂性和非线性特征。为准确预测岩溶区隧道溶洞规模,降低隧道施工过程中遭遇岩溶洞穴的风险,在参考相关文献的基础上,结合已经探明的溶洞信息与岩溶发育机理选取岩石可溶性、岩层厚度、地表汇水能力、单斜与褶皱构造、断裂构造、岩溶水垂直分带6个主要因素作为岩溶区隧道溶洞规模预测指标。针对岩溶发育的非线性特点,使用BP神经网络建立了溶洞规模预测模型,并使用遗传算法优化BP神经网络的权值与阈值。在工程应用上,对某隧道进行溶洞规模预测,预测结果与实际施工情况较一致。

关键词：岩溶区隧道溶洞规模遗传神经网络溶洞发育因素预测模型

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岩溶区板桃隧道爆破开挖对围岩的影响研究

岩溶区板桃隧道爆破开挖对围岩的影响研究

作者：胡鹤川重庆交通大学

学位级别：硕士

岩溶区隧道施工时,溶洞引起的安全隐患已严重威胁到隧道施工人员的安全。因此研究岩溶区隧道爆破开挖对围岩的影响是隧道地下工程建设中必须面临的一项重大课题。本文以岩溶区板桃隧道为工程背景,建立了对应的有限元分析模型。通过现场... 详细信息

岩溶区隧道施工时,溶洞引起的安全隐患已严重威胁到隧道施工人员的安全。因此研究岩溶区隧道爆破开挖对围岩的影响是隧道地下工程建设中必须面临的一项重大课题。本文以岩溶区板桃隧道为工程背景,建立了对应的有限元分析模型。通过现场爆破监测得到隧道边墙围岩上各测点的振速,与有限元结果对比。探讨了椭球体溶洞分别位于隧道正上方、侧上方、正下方时的应力及振速的变化规律。研究了开挖进尺、爆源距离、围岩级别三大因素对溶洞壁上围岩稳定性的影响,根据分析结果,确定出了爆源与溶洞间的安全距离,并提出了一些处理措施。本文主要内容和研究成果主要有:（1）将现场监测数据与数值分析结果进行对比,得出隧道边墙围岩各测点的水平径向、水平切向以及垂直方向振速峰值误差都在±1cm/s以内,结果证明数值分析是可靠的。（2）通过对不同位置溶洞处的围岩进行动力响应分析,得出正上方、侧上方及正下方溶洞处的围岩振速、应力变化规律基本一致,其中最大合振速都远超过了控制标准值;同时爆源距离溶洞过近时,溶洞壁上围岩均有可能发生失稳破坏,建议提前采取注浆和加固措施。（3）探讨了不同开挖进尺、爆源距离、围岩等级情况下,爆破对正上方溶洞壁上围岩稳定性的影响。分析出溶洞的最大合振速、主拉应力和合位移变化规律基本一致,从溶洞下方到溶洞上方均逐渐增加。（4）通过数值模拟计算出不同开挖进尺下爆源与溶洞的安全距离。在IV级围岩下,开挖进尺2.4m时爆源距离溶洞的安全距离R为9.48m,开挖进尺1.6m时爆源距离溶洞的安全距离R为6.22m;III级围岩下,开挖进尺2.4m时爆源距离溶洞的安全距离R为7.19m。

关键词：岩溶区隧道溶洞数值模拟爆破振动安全距离

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高速公路岩溶区隧道承压充填型溶洞施工方案

交通世界 2023年第32期 139-141页

作者：孙泽龙中国水利水电第十一工程局有限公司河南郑州450000

为避免高速公路施工中的岩溶影响到施工的生产与安全,基于云贵高原地区喀斯特地貌及岩溶发育特点,采用三维超长地质预测和超前钻井相结合的检测手段,对隧道建设进行前期检测。对有压力充填的溶洞,通过分次泄压的方式进行消除,使隧道的... 详细信息

为避免高速公路施工中的岩溶影响到施工的生产与安全,基于云贵高原地区喀斯特地貌及岩溶发育特点,采用三维超长地质预测和超前钻井相结合的检测手段,对隧道建设进行前期检测。对有压力充填的溶洞,通过分次泄压的方式进行消除,使隧道的施工处于无压且稳定的状态。结果表明,新场隧道溶洞从确定方案至初期支护完成用时较短;该工程的注浆效果显著,解决了溶洞问题,具有较好的社会和经济效益。

关键词：高速公路充填型溶洞岩溶区隧道

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岩溶区隧道衬砌结构力学特性的研究

岩溶区隧道衬砌结构力学特性的研究

作者：邵金超西南交通大学

学位级别：硕士

掌握不同溶洞对隧道影响规律,开展岩溶区隧道衬砌形式研究,对提高岩溶区隧道安全性,加快岩溶区隧道的建设有着直接的推动作用。论文采用大型有限元计算软件ANSYS进行数值模拟计算。先对单线铁路隧道在不存在溶洞、存在溶洞以及溶洞尺... 详细信息

掌握不同溶洞对隧道影响规律,开展岩溶区隧道衬砌形式研究,对提高岩溶区隧道安全性,加快岩溶区隧道的建设有着直接的推动作用。论文采用大型有限元计算软件ANSYS进行数值模拟计算。先对单线铁路隧道在不存在溶洞、存在溶洞以及溶洞尺寸和位置发生变化情况下,分别进行了建模计算。通过对计算结果汇总、对比分析,总结了不同溶洞对单线铁路隧道衬砌影响规律。再结合分析得出的规律,进而展开对隧道衬砌进行优化,并得出了一些针对岩溶区隧道设计和施工具指导意义的结论。论文主要研究内容包括: 1、隐伏溶洞对单线铁路隧道衬砌影响规律的研究:分顶部隐伏溶洞、侧部隐伏溶洞和底部隐伏溶洞三种情况,在每种情况下对溶洞的尺寸进行四种变化,共12种工况下进行数值模拟分析了隐伏溶洞对单线铁路隧道衬砌的影响;2、提出了六种岩溶区单线铁路隧道衬砌优化方案:对侧部隐伏溶洞和底部隐伏溶洞各提出了三种优化方案;3、对岩溶区单线铁路隧道衬砌优化方法的优化效果研究:对六种优化方案分别进行数值模拟计算,通过与优化前隧道衬砌的受力变形对比分析,对优化效果进行总结;4、对岩溶区隧道衬砌的设计施工提出建议:根据理论分析的结果,结合隧道施工的实际情况,对岩溶区隧道衬砌的设计和施工提出了有益的建议。

关键词：岩溶区隧道溶洞数值模拟衬砌力学特性优化

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穿越岩溶区隧道地震响应特性及减震措施研究

穿越岩溶区隧道地震响应特性及减震措施研究

作者：何聪重庆交通大学

学位级别：硕士

本文以湖北省恩施市五峰山隧道为工程背景,基于ANSYS有限元原理,通过数值模拟的方法,研究地震作用下不同洞径、不同位置的溶洞对隧道结构的动力响应规律。基于岩溶区隧道的震害形态进行了分析,综合了减震层-减震缝的优势,提出了减震层-... 详细信息

本文以湖北省恩施市五峰山隧道为工程背景,基于ANSYS有限元原理,通过数值模拟的方法,研究地震作用下不同洞径、不同位置的溶洞对隧道结构的动力响应规律。基于岩溶区隧道的震害形态进行了分析,综合了减震层-减震缝的优势,提出了减震层-柔性接头相结合的减震结构,同时讨论了柔性减震结构对隧道衬砌的减震效果,并对其参数进行优化,最终得到最佳配比的柔性减震结构。主要研究工作如下:1、探讨了粘弹性人工边界的施加、地震波的选取、地震波的时频分析以及滤波处理等几个关键性问题,保证地震波输入的合理性。2、通过在粘弹性人工边界上施加等效节点荷载,实现地震波的输入,并对地震波的输入的合理性进行了验证,确保数值模拟的准确性。3、建立了五峰山隧道岩溶区段三维数值模型,研究了地震作用在不同洞径、不同位置的溶洞下隧道衬砌各监测点的加速度、位移、应力、内力等数据,据此得到岩溶区隧道结构的动力响应规律。4、对岩溶区隧道结构震害的形态进行了分析,提出了减震层-柔性接头相结合的柔性减震措施,讨论了柔性减震结构的减震效果。并分别对柔性减震结构的参数(减震层厚度和接头弹性模量)进行了优化,探讨了不同参数变化对其减震效果的影响。

关键词：岩溶区隧道溶洞动力响应柔性减震结构

安理寨隧道岩溶区结构受力变形及突水灾害风险评价研究

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安理寨隧道岩溶区结构受力变形及突水灾害风险评价研究

作者：王明石家庄铁道大学

学位级别：硕士

我国国土面积中有超过70%为山岭地区,这些地区内地层条件复杂多变,岩溶分布也十分广泛。随着经济的迅速发展,在这些岩溶地区修建隧道以满足日益增加的交通需求。岩溶区隧道施工易发生突水、突泥等地质灾害,围岩自承能力较弱、容易产生... 详细信息

我国国土面积中有超过70%为山岭地区,这些地区内地层条件复杂多变,岩溶分布也十分广泛。随着经济的迅速发展,在这些岩溶地区修建隧道以满足日益增加的交通需求。岩溶区隧道施工易发生突水、突泥等地质灾害,围岩自承能力较弱、容易产生过大施工变形、支护结构承受过大应力,这些常导致施工过程中发生塌方事故,对隧道建设构成了严重的威胁。因此,对岩溶区内隧道施工过程中结构的受力变形特性进行研究、对突水灾害进行风险分析,对确保岩溶区隧道施工安全和减少经济损失是十分必要的。本文以渝黔铁路安理寨隧道为工程依托,结合隧道工程特点,利用FLAC3D建立3D数值模型,模拟了三台阶七步开挖法开挖过程,岩溶区内典型隧道断面在各开挖步时围岩的施工力学形态与支护结构位移进行了分析。通过现场勘查以及工程类比经验,对超前注浆的掌子面封闭设计、超前堵水注浆方案、材料、参数以及注浆顺序进行优化设计。最后,采用模糊信息法对安理寨隧道岩溶区内突水灾害进行了风险评估,通过将影响和控制突水灾害风险的评价指标进行量化处理,建立突水灾害风险评价模型,计算得到风险等级评价结果,与实际工程基本相符合,降低了施工突水事故发生的可能性。

关键词：岩溶区隧道数值模拟注浆优化设计突水风险评价模糊信息法

岩溶区新杉树陀隧道爆破开挖对围岩的影响研究

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岩溶区新杉树陀隧道爆破开挖对围岩的影响研究

作者：金山重庆交通大学

学位级别：硕士

隧道施工过程中常遇到的岩溶问题是世界性难题,我国国土面积有近1/3属于可溶岩,如此大面积的可溶性岩分部为我国的交通事业发展提出了严峻的挑战。山岭隧道在掘进过程中多采用爆破开挖,对围岩的扰动及溶洞的客观性会加剧隧道内突水、突... 详细信息

隧道施工过程中常遇到的岩溶问题是世界性难题,我国国土面积有近1/3属于可溶岩,如此大面积的可溶性岩分部为我国的交通事业发展提出了严峻的挑战。山岭隧道在掘进过程中多采用爆破开挖,对围岩的扰动及溶洞的客观性会加剧隧道内突水、突泥等现象的发生,所带来的安全隐患已严重威胁到岩溶区隧道施工人员的生命安全。本文结合重庆市彭水县新杉树陀隧道钻爆开挖通过岩溶区的工程实例,通过现场监测及Midas/GTS NX软件与爆破破岩相关理论,对产生应力波的传播规律和爆源到溶洞间围岩的振动响应特征进行了研究与分析,探讨了椭球体溶洞分别处于隧道上部、侧部、下部,及椭球体溶洞长轴分别平行于隧道轴线（Y轴）、X轴、Z轴时围岩的应力场、位移场及振速的变化规律,从而寻求溶洞与隧道的安全距离。研究内容及成果主要有:（1）在爆破破岩及应力波相关理论基础上计算出炮孔炸药的衰减函数与粉碎区和破裂区半径。分析后得到岩溶区溶洞围岩迎爆侧的安全振速为10cm/s。（2）数值模拟中通过采用了优化后的无炮孔模型,计算得到了掏槽孔处的等效荷载峰值。将有限元软件与现场监测得到的数据进行对比,各方向振速峰值均小于1cm/s,可以看出数值模拟较为可靠。（3）对不同工况下的椭球体溶洞进行静力与动力响应分析,认为相同情况下隧道上、下侧竖向溶洞对围岩扰动最小,且相同位置纵向溶洞对围岩扰动最大,其中隧道下部纵向溶洞对应力波的作用最为敏感,因此实际工程中对与隧道走向相同的下部溶洞应引起足够重视。（4）通过数值模拟得到了爆破开挖进尺为2.4m的情况下相应工况的溶洞与爆源的安全距离约为15m;采用理论方法计算了开挖进尺2.4m时所对应的安全距离约为16.5m;得到并比较了两种计算方法下的Q-R曲线。

关键词：岩溶区隧道溶洞爆破振动数值模拟安全距离