隧道突水突泥致災(zāi)系統(tǒng)與孕災(zāi)評判

前言

第1章 緒論 1

1.1 隧道突水突泥研究背景及意義 1

1.2 突水突泥致災(zāi)系統(tǒng)與抗突體定義 4

1.2.1 突水突泥致災(zāi)系統(tǒng) 4

1.2.2 抗突體 4

1.3 隧道突水突泥致災(zāi)系統(tǒng)研究綜述 5

1.4 隧道突水突泥施工風(fēng)險(xiǎn)動態(tài)評估研究綜述 9

1.5 隧道突水突泥致災(zāi)系統(tǒng)識別方法研究綜述 11

第2章 隧道突水突泥致災(zāi)系統(tǒng)分類與地質(zhì)判識 15

2.1 巖溶類致災(zāi)系統(tǒng) 17

2.1.1 溶蝕裂隙型 21

2.1.2 溶洞溶腔型 22

2.1.3 管道及地下河型 23

2.2 斷層類致災(zāi)系統(tǒng) 24

2.2.1 富水?dāng)鄬有?27

2.2.2 導(dǎo)水?dāng)鄬有?28

2.2.3 阻水?dāng)鄬有?28

2.3 其他成因類致災(zāi)系統(tǒng) 29

2.3.1 侵入接觸型 31

2.3.2 構(gòu)造裂隙型 32

2.3.3 不整合接觸型 35

2.3.4 差異風(fēng)化型 36

2.3.5 特殊條件型 37

2.4 隧道突水突泥孕災(zāi)模式 38

2.4.1 直接揭露型突水突泥 38

2.4.2 漸進(jìn)破壞型突水突泥 39

2.4.3 滲透失穩(wěn)型突水突泥 39

2.4.4 間歇破壞型突水突泥 40

2.5 本章小結(jié) 41

第3章 隧道突水突泥典型案例與分析 42

3.1 巖溶類致災(zāi)系統(tǒng)突水突泥典型案例 42

3.1.1 溶蝕裂隙型突水突泥典型案例—利萬高速公路齊岳山隧道 42

3.1.2 溶洞溶腔型突水突泥典型案例—龍永高速公路大壩隧道 48

3.1.3 管道及地下河型突水突泥典型案例—滬蓉西高速公路齊岳山隧道 53

3.2 斷層類致災(zāi)系統(tǒng)突水突泥典型案例 58

3.2.1 富水?dāng)鄬有屯凰荒嗟湫桶咐蠌V鐵路白云隧道 58

3.2.2 導(dǎo)水?dāng)鄬有屯凰荒嗟湫桶咐徃咚俟酚郎徦淼?62

3.2.3 阻水?dāng)鄬有屯凰荒嗟湫桶咐巳f鐵路齊岳山隧道 67

3.3 其他成因類致災(zāi)系統(tǒng)突水突泥典型案例 72

3.3.1 侵入接觸型突水突泥典型案例—廣大鐵路祥云隧道 73

3.3.2 構(gòu)造裂隙型突水突泥典型案例—利萬高速公路磨盤山隧道等 77

3.3.3 不整合接觸型突水突泥典型案例—青海省道309 線長拉山隧道 88

3.3.4 差異風(fēng)化型突水突泥典型案例—岑水高速公路均昌隧道 91

3.3.5 特殊條件型突水突泥典型案例—青島地鐵2 號線啤苗區(qū)間隧道等 97

3.4 本章小結(jié) 99

第4章 巖溶區(qū)隧道選線 100

4.1 地下河系統(tǒng) 100

4.1.1 地下河系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征與宏觀地質(zhì)判識 100

4.1.2 地下河系統(tǒng)的工程識別 101

4.1.3 地下河系統(tǒng)對隧道選線的影響 102

4.1.4 地下河系統(tǒng)區(qū)隧道選線原則 103

4.2 巖溶泉系統(tǒng) 104

4.2.1 巖溶泉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征與宏觀地質(zhì)判識 104

4.2.2 巖溶泉系統(tǒng)的工程識別 104

4.2.3 巖溶泉系統(tǒng)對隧道選線的影響 105

4.2.4 巖溶泉系統(tǒng)區(qū)隧道選線原則 106

4.3 分散排泄巖溶水系統(tǒng) 106

4.4 巖溶隧道選線評價(jià) 107

4.4.1 巖溶隧道選線評價(jià)模型 107

4.4.2 巖溶隧道選線評價(jià)因子與權(quán)值分析 108

4.4.3 層次總排序 112

4.4.4 分級標(biāo)準(zhǔn) 113

4.5 工程應(yīng)用 114

4.5.1 工程概況 114

4.5.2 隧址區(qū)地下河發(fā)育特征 114

4.5.3 工程類比 116

4.5.4 示蹤試驗(yàn) 119

4.5.5 物探與洞內(nèi)調(diào)查 121

4.5.6 巖溶隧道選線評估 125

4.6 本章小結(jié) 126

第5章 隧道突水突泥施工風(fēng)險(xiǎn)區(qū)間動態(tài)評估 128

5.1 隧道突水突泥風(fēng)險(xiǎn)評判概念模型及指標(biāo)分級 128

5.1.1 水文地質(zhì)與工程地質(zhì)條件 128

5.1.2 隧道施工因素 132

5.1.3 施工動態(tài)反饋信息 133

5.2 隧道突水突泥風(fēng)險(xiǎn)區(qū)間模糊評判 134

5.2.1 區(qū)間風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算模型構(gòu)建 134

5.2.2 區(qū)間風(fēng)險(xiǎn)隸屬度計(jì)算 135

5.2.3 區(qū)間指標(biāo)權(quán)重分析 136

5.2.4 區(qū)間矩陣相對優(yōu)勢度評判 137

5.3 隧道施工風(fēng)險(xiǎn)控制許可機(jī)制 138

5.3.1 施工風(fēng)險(xiǎn)控制許可機(jī)制 138

5.3.2 施工風(fēng)險(xiǎn)控制許可機(jī)制實(shí)施流程 138

5.3.3 施工風(fēng)險(xiǎn)控制許可原則 140

5.4 齊岳山隧道突水突泥風(fēng)險(xiǎn)區(qū)間動態(tài)評估與控制實(shí)踐 140

5.4.1 區(qū)間初步風(fēng)險(xiǎn)評估 141

5.4.2 區(qū)間二次風(fēng)險(xiǎn)評估 144

5.4.3 區(qū)間動態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估 145

5.5 本章小結(jié) 151

第6章 隧道突水突泥抗突評判方法 152

6.1 抗突體穩(wěn)定性影響因素 152

6.1.1 災(zāi)害源影響因素 152

6.1.2 抗突體影響因素 153

6.2 抗突評判方法的建立 154

6.3 抗突體穩(wěn)定性影響因素等級劃分及評分值 156

6.3.1 災(zāi)害源影響因素等級劃分及評分值 156

6.3.2 抗突體影響因素等級劃分及評分值 158

6.4 抗突評判實(shí)施流程 161

6.5 工程驗(yàn)證 161

6.6 本章小結(jié) 166

第7章 隧道突水突泥致災(zāi)系統(tǒng)識別方法 167

7.1 隧道突水突泥致災(zāi)系統(tǒng)識別方法的實(shí)施 167

7.1.1 實(shí)施流程 167

7.1.2 實(shí)施原則 169

7.2 典型致災(zāi)系統(tǒng)識別特征 169

7.2.1 地質(zhì)識別 170

7.2.2 物探識別 173

7.2.3 鉆探識別 178

7.3 工程應(yīng)用 179

7.3.1 工程概況 179

7.3.2 地質(zhì)識別 179

7.3.3 物探識別 181

7.4 本章小結(jié) 188

第8章 隧道突水突泥案例動態(tài)管理與分析平臺 189

8.1 案例管理分析平臺的設(shè)計(jì)目標(biāo)與要求 189

8.1.1 平臺設(shè)計(jì)目標(biāo) 189

8.1.2 平臺設(shè)計(jì)總體要求 189

8.2 系統(tǒng)開發(fā)流程 191

8.3 平臺構(gòu)成和架構(gòu) 192

8.3.1 平臺構(gòu)成 192

8.3.2 B/S架構(gòu) 193

8.4 系統(tǒng)主要功能 194

8.4.1 用戶認(rèn)證登錄功能 194

8.4.2 案例展示、檢索、下載功能 196

8.4.3 案例提交功能 196

8.4.4 案例審核功能 197

8.4.5 案例評論功能 197

8.4.6 案例分析功能 197

8.5 本章小結(jié) 201

參考文獻(xiàn) 202

附錄 2182100433B

本書共分八章，介紹了作者十余年來在隧道突水突泥致災(zāi)系統(tǒng)與孕災(zāi)評判方面取得的研究與應(yīng)用成果。本書通過大量的案例調(diào)研與分析，在已有研究的基礎(chǔ)上，提出了3類11型隧道突水突泥致災(zāi)系統(tǒng)和4種典型突水突泥孕災(zāi)模式，研究了隧道突水突泥致災(zāi)系統(tǒng)典型案例，論述了巖溶水系統(tǒng)類型、結(jié)構(gòu)特征、宏觀地質(zhì)判識、工程識別、巖溶隧道選線原則與評價(jià)方法，形成了隧道突水突泥施工風(fēng)險(xiǎn)區(qū)間動態(tài)評估方法，建立了隧道突水突泥抗突評判方法，提出了集地質(zhì)識別、物探識別和鉆探識別為一體的隧道突水突泥致災(zāi)系統(tǒng)識別方法，構(gòu)建了隧道突水突泥案例動態(tài)管理與分析平臺。

隨著國家重大基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展，具有“大埋深、長洞線、高地應(yīng)力、高滲透壓和致災(zāi)構(gòu)造復(fù)雜”特點(diǎn)的深長隧道成為施工建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。隧道建設(shè)過程中經(jīng)常遭遇充填型致災(zāi)構(gòu)造，造成突水突泥災(zāi)害頻發(fā)，且災(zāi)害具有隱蔽性、滯后性和強(qiáng)致災(zāi)性的特點(diǎn)，其難以遏制的根本原因是由于對其復(fù)雜的災(zāi)變機(jī)理認(rèn)識不夠，難以形成有效的判識預(yù)測方法。本項(xiàng)目采用案例調(diào)研、地質(zhì)調(diào)查、理論分析、顆粒流數(shù)值模擬、充填介質(zhì)滲流特性試驗(yàn)等手段，從宏觀地質(zhì)分析-充填介質(zhì)破壞特性-充填型構(gòu)造失穩(wěn)突水突泥角度，研究隧道充填型致災(zāi)構(gòu)造滲透失穩(wěn)災(zāi)變演化機(jī)理。揭示深部充填型致災(zāi)構(gòu)造的充填特性與災(zāi)變模式，提出充填介質(zhì)的顆粒流失機(jī)制與破壞特性，揭示滲流-侵蝕-應(yīng)力耦合作用下充填型致災(zāi)構(gòu)造滲透失穩(wěn)災(zāi)變演化機(jī)理，為提高充填型致災(zāi)構(gòu)造滲透失穩(wěn)突水突泥災(zāi)害判識預(yù)測提供理論支撐，研究成果對于地下工程重大水害防治具有重要科學(xué)意義與工程實(shí)用價(jià)值。 2100433B

前言

第1章緒論

1.1引言

11.2隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的作用和意義

1.3超前地質(zhì)預(yù)報(bào)發(fā)展與現(xiàn)狀

1.l.1鉆爆法施工隧道超前地質(zhì)煩報(bào)的發(fā)展與現(xiàn)狀

1.3.2TBM施下隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的發(fā)展與現(xiàn)狀

1.3.3隧邊施工綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的發(fā)展與現(xiàn)狀

1.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)存在的問題

1.5本書的主要內(nèi)容

第2章隧道突水突泥災(zāi)害源的地質(zhì)特征

2.1引言

2.2突水突泥災(zāi)害源賦存特征

2.2.1突水突泥災(zāi)害類型

2.2.2巖濟(jì)突水突泥災(zāi)害源發(fā)育的某本規(guī)律

2.2.3右溶交水突泥災(zāi)吉源發(fā)育的主控四素

2.2.4典型突水突泥災(zāi)害源賦存特征

2.2.5隧邊交水突泥災(zāi)吉的災(zāi)變特征

2.3典型突水突泥案例與地質(zhì)分析

2.3.1裂隙型突水突泥典型案例

2.3.2斷層理突水突泥典理案例

2.3.3格洞恪院組突水突泥典型案例

2.3.4暗川型突水突泥典型案例

2.4本章小結(jié)

第3章隧道不良地質(zhì)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法

3.1引言

3.2超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法的物性基礎(chǔ)和物性差異

3.2.1地震波超前預(yù)報(bào)方法的物性基礎(chǔ)

3.2.2地質(zhì)富達(dá)超前預(yù)報(bào)方法的物懺某礎(chǔ)

3.2.3電阻率超前預(yù)報(bào)方法的物性基礎(chǔ)

3.2.4激發(fā)極化超前預(yù)報(bào)方法的物性基礎(chǔ)

3.2.5且他超前預(yù)報(bào)方法的物性基礎(chǔ)

3.3地質(zhì)分析法

3.3.1工程地質(zhì)調(diào)查法

3.3.2屆前導(dǎo)洞(坑)法

3.3.3屆前水平鉆孔法

3.4地震波超前預(yù)方法

3.4.1基于直線類觀測方式的地震超前頂報(bào)方法

3.4.2基于三維空間觀測方式的地震超前放報(bào)方法

3.4.3某于極小偏移距觀測方式的地震超前預(yù)報(bào)法

3.4.4TBM施工隧過專用的地震超前預(yù)報(bào)方法

3.5電法類超前預(yù)報(bào)方法

3.5.1地質(zhì)古達(dá)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法

3.5.2瞬變電磁超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法

3.5.3激發(fā)極化/山陽率法超前地質(zhì)預(yù)報(bào)法

3.6其他超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法

3.6.1巖體溫度法

3.6.2紅外探水法

3.7本章小結(jié)

第4章中遠(yuǎn)距離含水構(gòu)造瞬變電磁預(yù)報(bào)理論與方法

4.1引言

1.2隧道瞬變電磁超前探測基本方法和原理

4.2.1瞬變電磁法基本理論與超前探訪時(shí)方法

1.2.2瞬變電磁隧道探測改進(jìn)

4.3隧道多點(diǎn)陣列式瞬變電醋探測方法與不良地質(zhì)體響應(yīng)規(guī)律

1.3.1隧道多點(diǎn)陣列瞬變電磁探測方法原理

1.3.2隧道多點(diǎn)陣列式瞬變電磁探測三維響戚朋律

4.3.3隧道多點(diǎn)陣列式瞬變電磁探測工作方法

4.4隧道多點(diǎn)陣列式瞬變電磁探測數(shù)據(jù)解釋技術(shù)

4.4.1均勻半空間中回線源瞬變電磁中心點(diǎn)視電阻率公式

4.4.2含偏移觀測點(diǎn)瞬變電磁水平和垂在磁場頻率域響山

4.4.3含偏移距觀測點(diǎn)瞬變山磁時(shí)間域響應(yīng)及晚期視山陽半公式

4.4.4方法驗(yàn)證與模型算例

4.4.5矢量合成山阻率

4.5鐘家山隧道左洞瞬變電磁超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)用案例

1.6本章小結(jié)

第5章近距離含水構(gòu)造激發(fā)極化超前預(yù)報(bào)理論與方法

5.1引言

5.2激發(fā)極化基本原理

5.3隧道激發(fā)極化超前探測的多同性源陣列式觀測方式與正演模擬

5.3.1多同性源陣列激發(fā)極化法觀測模式法

5.3.2多同仲源陣列式激發(fā)極化超前探測的正演模擬及其對介水構(gòu)足的響應(yīng)

5.4多同性源陣列激發(fā)極化超前探測的三維反演成像方法

5.4.1基于加權(quán)函數(shù)的三維電阻率反演成像理論與方法

5.4.2多同性源陣列激發(fā)極化法超前探測的反演數(shù)值算例

5.5激發(fā)極化超前探測水量定量估算技術(shù)

5.5.1二電流半衰時(shí)之差參數(shù)區(qū)分自由水和束縛水的微觀機(jī)理

5.5.2二電流半衰時(shí)之差與水量關(guān)系的物理模型試驗(yàn)

5.6隧道含水構(gòu)造三維定位與水量估算技術(shù)

5.7隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)專用的激發(fā)極化儀

5.7.1時(shí)域激發(fā)極化儀

5.7.2多同性源陣列式激發(fā)極化儀

5.8多同性源陣列式激發(fā)極化超前探測方法的應(yīng)用案例

5.8.1地質(zhì)分析與測線布置

5.8.2激發(fā)極化超前探測數(shù)據(jù)處理與解釋

5.8.3頒報(bào)結(jié)果與開挖情況對比

5.9多同性源陣列式激發(fā)極化技術(shù)用于TBM施工隧道的展望

5.10本章小結(jié)

第6章鉆孔精細(xì)三維探測理論與方法

6.1引言

6.2電阻率跨孔CT約束反演成像方法

6.2.1含不等式先驗(yàn)信息約束的電阻束CT反演方和

6.2.2偏導(dǎo)數(shù)矩陣的并行解析快速求解方法

6.3跨孔電阻率CT超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法

6.3.1跨孔山陽率CT探測的某卒原理

6.3.2二維跨孔電阻率CT組合觀測模式及影響四素分析

6.3.3三維跨孔山阻率CT探測影響阿素分析

6.3.4跨孔電阻率CT測物理模型試驗(yàn)

6.3.5跨孔山陽率CT探測應(yīng)用案例

6.3.6跨孔電阻率CT超前探測技術(shù)小結(jié)

6.1鉆孔(單孔)電阻率成像超前探測技術(shù)

6.4.1鉆孔(單孔)電阻率成像超前探測的觀測模式

6.4.2鉆孔(單孔)電阻率成像超前探測正演響應(yīng)特征

6.4.3鉆孔(單孔)電阻率成像超前探測反演成像

6.4.4鉆孔(單孔)電阻率成像超前探測物理模型試驗(yàn)

6.5本章小結(jié)

第7章隧道綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)與聯(lián)合解譯方法

7.1引言

7.2綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)基本原則

7.3隧道施工綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法

7.3.1常用且前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法的特點(diǎn)分析

7.3.2隧遠(yuǎn)不良地質(zhì)綜合超前預(yù)報(bào)方案與流程

7.3.3"同階段全過程"的突水突泥災(zāi)害源綜合膽前預(yù)報(bào)方法與體系

7.4基于空間結(jié)構(gòu)約束聯(lián)合反演的隧道綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

7.4.1多元超前預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)的聯(lián)合反演思想

7.4.2專問結(jié)構(gòu)約束聯(lián)合反演方法

7.4.3以空間結(jié)構(gòu)約束聯(lián)合反演為基礎(chǔ)的綜合地球物理探測的典型案例

7.5隧道施工許可機(jī)制與突涌水災(zāi)害綜合預(yù)警

7.5.1施工許可機(jī)制

7.5.2施工許可流程

7.5.3施工許可原則

7.5.4突涌水災(zāi)害綜合預(yù)測頂警

7.6本章小結(jié)

第8章代表性工程應(yīng)用案例

8.1引言

8.2山嶺隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)踐

8.2.1湖北滬蓉西高速公路齊岳隧道綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)用案例

8.2.2湖北滬蓉西高速公路龍?zhí)端淼谰C合起前放報(bào)與塌方災(zāi)害頂警案例

8.2.3湖北宜巳高邊公路馬家坡隧道綜合超前地質(zhì)頂報(bào)與聯(lián)合反演應(yīng)用案例

8.2.4錦屏二級電站輔助洞綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)用案例

8.2.5成蘭鐵路躍龍門隧道綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)用案例

8.3海底隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)踐

8.3.1青島膠州灣海底隧道工程概況

8.3.2青島膠州灣海底隧近綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的作用和內(nèi)容

8.3.3青島膠州灣海底隧道綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法與體系

8.3.4青島膠州灣海底隧近綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)代表性案例

8.1城市地鐵隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)踐

8.4.1城市地鐵超前預(yù)報(bào)方法的選擇

8.4.2城市地鐵超前預(yù)報(bào)方法的實(shí)施

8.4.3大連地鐵某仄間超前地質(zhì)煩報(bào)代表性案例

8.4.4大連地鐵某醫(yī)間重點(diǎn)地段超前預(yù)報(bào)實(shí)踐

8.4.5廣州地鐵某午站超前地質(zhì)煩報(bào)代表性案例

8.5隧道施工許可機(jī)制與綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的聯(lián)合應(yīng)用案例

8.5.1工程概況

8.5.2初步評估

8.5.3二次評估與動態(tài)評估

8.5.4ZK19 240~ZK19 420段風(fēng)險(xiǎn)擰制

8.5.5ZK19 120~ZK19 /160段風(fēng)階控制

8.5.6ZK19 460~ZK19 509段風(fēng)險(xiǎn)擰制

8.5.7ZK19 509~ZK19 610段風(fēng)階控制

8.5.8ZK19 610~ZK20 180段風(fēng)險(xiǎn)控制

8.6本章小結(jié)

第9章展望

參考文獻(xiàn)

彩圖 2100433B