隧道突涌災害形態(tài)分析法

目錄

第1章 緒論 1

1.1 多形態(tài)的隧道突涌災害 2

1.2 隧道突涌災害的危害 2

1.3 隧道突涌災害的識別、治理與治理質量評價的主要經驗 3

1.3.1 災害識別既有經驗 4

1.3.2 災害治理既有經驗 6

1.3.3 治理質量評價 7

1.3.4 既有經驗的作用和主要不足 8

1.3.5 抗突涌實踐效果及需求 9

1.4 本書的任務及構想 9

第2章 地質塊水巖環(huán)境分析 11

2.1 圍巖穩(wěn)定性的正反向分析 12

2.1.1 圍巖自穩(wěn)性分類 12

2.1.2 圍巖的質量法分級 12

2.1.3 巖石的強度法分級 13

2.1.4 土體的密實度法分級 13

2.1.5 圍巖質量法分級、強度法分級、自穩(wěn)性分類的對應關系 13

2.2 地下水賦存狀態(tài)的正反向分析 14

2.2.1 常見水壓 14

2.2.2 常見水壓分級與對應的涌水形態(tài)分類 15

2.2.3 高水壓及其對應形態(tài)再分級 19

2.2.4 水壓總分級與涌水形態(tài)分類匯總 20

2.3 圍巖穩(wěn)定性與地下水賦存狀態(tài)的合并分析 20

2.3.1 正向分析的合并 20

2.3.2 土體的ε取值 21

2.3.3 突涌源形態(tài)系數(shù)J的力學解釋 21

2.3.4 正向分析與反向分析的合并 22

2.3.5 對突涌災害的再認識 24

2.3.6 正向分析與反向分析的合并效應表的作用 25

2.3.7 隧道突涌災害形態(tài)分析法的概念 26

2.4 孕災地質構造環(huán)境簡析 26

2.4.1 突涌孕災地質構造分類 26

2.4.2 地質構造環(huán)境遞變規(guī)律發(fā)生的原因 28

2.4.3 導水與儲水結構 29

2.4.4 孕災地質構造的相互聯(lián)系及轉化 29

2.4.5 孕災地質構造類型的啟示 30

2.5 隧道地質構造環(huán)境的干預方法 30

2. 5.1 與引排水和注漿相關的尺度效應 31

2.5.2 圍巖注漿的尺度效應 31

2.5.3 引排水的尺度效應 32

2.5.4 突涌細分區(qū)與圍巖環(huán)境干預尺度效應的聯(lián)系 34

2.5.5 排水與注漿尺度效應的啟示 37

第3章 隧道斷面突涌災害程度分析 38

3.1 施工擾動對斷面環(huán)境的影響 39

3.1.1 隧道斷面 39

3.1.2 力學等效斷面 40

3.1.3 非圓形隧道 41

3.1.4 等效斷面的塑性圈與彈塑性圈分界 42

3.1.5 彈塑性圈、塑性圈的變形觀測 44

3.1.6 隧道等效斷面不同力學區(qū)域的相對變形量 45

3.2 隧道等效斷面的突涌強度與突涌烈度 46

3.2.1 等效斷面的分區(qū)及排序 46

3.2.2 等效斷面的突涌強度 50

3.2.3 基準等效斷面突涌圖（填色） 52

3.2.4 隧道等效斷面突涌烈度 53

3.2.5 案例 53

3.3 隧道帷幕注漿加固半徑估算方法 57

3.3.1 帷幕注漿加固半徑或注漿厚度概念 58

3.3.2 既有經驗確定帷幕注漿加固半徑的主要辦法 58

3.3.3 隧道突涌災害形態(tài)分析法確定加固半徑的研究 58

3.3.4 均質圍巖隧道的注漿厚度估算 62

3.3.5 非均質圍巖隧道帷幕注漿加固厚度的估算 63

3.4 臨近腔洞時隧道拱頂頂板臨界厚度的估算方法與檢驗 65

3.5 隧道引排水效果的估算方法 71

3.5.1 引排水的適用方式 71

3.5.2 引排水效果的覆蓋范圍 71

3.5.3 排水失效 72

3.5.4 動態(tài)引排水 72

3.5.5 引排水效果的檢查與觀測 73

3.6 淺埋隧道的等效斷而及分區(qū)的簡化處理 73

3.6.1 淺埋隧道與深埋隧道的分界 73

3.6.2 淺埋隧道的三種可能斷面 74

3.6.3 簡化處理后效果復核 78

3.6.4 結論 80

第4章 隧道突涌隱患區(qū)段分析與治理 81

4.1 突涌災害暴發(fā)模型與突涌單元分析區(qū) 82

4.1.1 突涌災害暴發(fā)模型 82

4.1.2 突涌單元分析區(qū)及其屬性 83

4.1.3 突涌單元分析區(qū)的重要性 84

4.2 施工擾動對前方隧道環(huán)境的影響 84

4.2.1 縱向有效影響長度 85

4.2.2 力學計算 85

4.2.3 施工統(tǒng)計與分析 85

4.2.4 相關行業(yè)技術規(guī)范的管理規(guī)定 87

4.2.5 本書的做法與推斷 87

4.3 掌子面暴發(fā)突涌災害的危險程度估算方法 88

4.3.1 開挖最小預留長度 88

4.3.2 修正的開挖最小預留長度 88

4.3.3 暴發(fā)突涌災害的危險程度 89

4.3.4 突涌災害暴發(fā)常見情沉 89

4.3.5 案例 90

4.4 確定帷幕注漿合理長度與可開挖長度 91

4.4.1 既有方法 91

4.4.2 突涌形態(tài)分析法視角下的做法 93

4.5 人工構建過渡區(qū) 94

4.5.1 典型低水壓砂巖隧道概況 95

4.5.2 低水壓砂巖隧道的特點及過渡區(qū)的構建需求 96

4.5.3 正向分析及正向構建過渡區(qū)的步驟 97

4.5.4 反向分析及反向構建過渡區(qū)的步驟 98

4.5.5 人工構建過渡區(qū)的經驗教訓 98

4.6 突涌災害暴發(fā)前后過渡區(qū)的人工構建 100

4.7 突涌單元分析區(qū)的確立方法與路徑 102

4.7.1 超大埋深、大埋深隧道的典型代表 102

4.7.2 突涌分析區(qū)確立的路徑1——正向分析法 104

4.7.3 突涌分析區(qū)的確立路徑2——反向分析法 106

4.7.4 確立突涌分析區(qū)的實踐經驗總結 107

第5章 隧道突涌形態(tài)分析法的綜合運用 109

5.1 圍巖抗壓強度與水壓的測量 110

5.2 設計與施工的突涌核心問題 113

5.3 4時段核心問題的特點 114

5.4預設計時段 114

5.5 正常施工時段 121

5.6 突涌災害發(fā)生時段 125

5.7治理時段 127

5.8 形態(tài)分析法在設計與施工上同傳統(tǒng)做法的差異性 128

5.9 運營期突涌傳遞效應分析 132

第6章 隧道突涌形態(tài)分析法的實踐與總結 138

6.1 均昌隧道突涌災害或隱患治理實踐 139

6.2 嶺腳隧道突涌災害或隱患治理實踐 149

6.3 隧道突涌災害形態(tài)分析法總結 153

參考文獻 158 2100433B

為了破解隧道及地下工程突涌災害定量化分析的難題，本書從隧道突涌災害形態(tài)分析入手，提出識別隧道突涌災害類型的量化方法；建立隧道突涌災害暴發(fā)模型，并形成隧道災害治理與治理質量評價的量化方法體系。面對突涌災害，該方法體系適用于定量化估算隧道掌子面突涌災害暴發(fā)危險程度、治理加固半徑、隧道突涌臨界頂板厚度、治理段的預留長度與可開挖長度等技術指標或參數(shù)。書中既有一定程度的理論推演，又有詳實的工程案例作為支撐。

本書共8章，分別總結分析了隧道突涌水監(jiān)測方法與預警技術的發(fā)展歷程、技術現(xiàn)狀、存在的問題和發(fā)展趨勢；歸納、劃分了隧道突涌水災害的兩種典型破壞模式，提出了隧道突涌水災害的地質及地球物理場前兆信息特征；針對隔水巖體漸進破壞突涌水類型，研制了真三軸地質力學模擬試驗系統(tǒng)，揭示了突涌水的災變演化機制與突涌水前兆多元信息演化規(guī)律；針對充填結構滲透失穩(wěn)突涌水類型，研制了充填結構滲透失穩(wěn)突涌水模擬試驗系統(tǒng)，重點介紹了充填體性態(tài)演化過程與前兆信息臨界特征；針對隧道突涌水災害監(jiān)測，提出了實時監(jiān)測的物理基礎與設計方法，介紹了隧道突涌水模式識別模型及演化態(tài)勢動態(tài)預測方法；基于突涌水前兆多元信息融合分析方法，建立了以微震為載體融合多元信息的實時監(jiān)測技術，構建了突涌水多元信息監(jiān)測與預警系統(tǒng)，闡述了系統(tǒng)架構、軟件設計及其使用方法；最后精選了代表性工程案例，詳細介紹了隧道突涌水監(jiān)測方法與預警技術的現(xiàn)場應用情況。

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前言

1 緒論

1.1 研究的意義

1.2 國內外研究現(xiàn)狀

1.3 研究日標

1.4 研究內容

1.5 研究方法和研究路線

2 地下工程水砂混合物突涌災害形成的控制條件

2.1 地下工程水砂混合物突涌災害的物質條件

2.2 地下工程水砂混合物突涌災害的構造條件

2.3 地下工程圍巖中水砂混合物突涌災害的水的條件

3 地下工程水砂混合物突涌災害的工程地質特征

3.1 災害的分類

3.2 巖溶地區(qū)水砂混合物突發(fā)型特大突涌災害

3.3 富水區(qū)隱伏含水構造引發(fā)的特大型突水災害

3.4 強風化巖溶地區(qū)穩(wěn)定型特大突涌災害

3.5 富水區(qū)非可溶巖石接觸界限引發(fā)的中型突水災害

3.6 斷層破碎帶引發(fā)的泥礫石型特大突涌災害

3.7 巖溶陷落柱引發(fā)的泥礫石型特大突涌災害

4 對水砂混合物突涌災害的超前地質預報

4.1 超前地質預報的工作流程及方法

4.2 超前地質預報的方法和步驟

4.3 長期超前地質預報

4.4 短期超前地質預報

4.5 超前水平鉆

4.6 施工地質災害臨近警報

4.7 現(xiàn)場地質調查

5 隧道突水災害的水文地質特征分析

5.1 隧道突水的主要地下水來源及特征

5.2 地下水的補給、徑流和排泄規(guī)律

5.3 突水模式分析

5.4 水對巖土體的作用機理

5.5 典型突水模式的突水機理分析

6 地下工程水砂混合物突涌災害的防治措施

6.1 地下水的防治原則

6.2 隧道施工中水砂突涌的防治原則

6.3 水砂混合物突涌災害的防治措施

6.4 水砂突涌災害的應急響應

6.5 水砂混合物突涌災害的治理工程實例.

參考文獻 2100433B