臥云界山區(qū)巖溶發(fā)育對鐵路隧道的影響分析

在碳酸鹽巖地區(qū)修建鐵路,巖溶是主要的工程地質(zhì)問題。本文通過地表地質(zhì)調(diào)查、物探及鉆探對黔張常鐵路武陵山隧道的巖溶分布進行研究,闡述了測區(qū)巖溶的位置、范圍、深度和形態(tài)特征,并從巖性、構(gòu)造、地貌等方面分析了巖溶發(fā)育特征及分布規(guī)律,對測區(qū)巖溶發(fā)育強度進行分級,對巖溶空間分布與隧道的關(guān)系和巖溶地基穩(wěn)定性作出初步評價,為工程設(shè)置安全性和線路方案合理性評價提供可靠依據(jù)。

城市中基坑的開挖常常會影響鄰近已建地下工程的安全性。本文運用大型有限元分析軟件ansys對某實際工程進行分析,考慮基坑開挖對既有鐵路隧道襯砌、周邊圍巖以及基坑的穩(wěn)定性的影響,對擬定設(shè)計的安全性作出評價。

巖溶(溶洞、溶溝、溶槽)發(fā)育地區(qū)通常地下水豐富甚至有地下暗河通道等,嚴(yán)重影響樁基礎(chǔ)的選型和施工質(zhì)量及安全。尤其是大型建筑物的基礎(chǔ),如果對巖土工程條件認(rèn)識不足,在施工中多次更改樁型,就會造成嚴(yán)重的質(zhì)量安全隱患和經(jīng)濟損失。本文通過對高州灰?guī)r巖溶發(fā)育地區(qū)多個基礎(chǔ)施工成敗經(jīng)驗的分析,提出一些經(jīng)驗性意見。

在野外地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，運用自然歷史分析法和統(tǒng)計學(xué)對隧址區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和巖溶發(fā)育特征進行了研究。研究表明地質(zhì)構(gòu)造對隧址區(qū)巖溶發(fā)育的影響主要表現(xiàn)為：①推覆構(gòu)造演化過程中，地層經(jīng)歷的抬升和穩(wěn)定使得區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育呈現(xiàn)多期性，垂直、水平溶蝕形態(tài)交替分布；②區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造通過控制巖溶水的循環(huán)通道，從而控制區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育的方向和規(guī)模；③區(qū)內(nèi)大型巖溶形態(tài)發(fā)育的向深性和方向性受斷層控制，同時發(fā)育規(guī)模也由節(jié)理裂隙密度決定；④褶皺核部及轉(zhuǎn)折部位多形成張拉裂隙，巖溶發(fā)育強烈，翼部徑流作用有利于巖溶發(fā)育。

隨著我國城市化的進程不斷的深化,城市軌道交通的發(fā)展越來越迅速。新建軌道交通線位不可避免的會與已經(jīng)建成的國有鐵路線路相互交叉,因此,如何有效的減小新建軌道交通建設(shè)對既有國有鐵路的影響已經(jīng)成為一個工程界較為矚目的問題。根據(jù)某新建軌道交通區(qū)間下穿既有的國有鐵路線路來研究盾構(gòu)施工過程中地層損失率和掌子面所處位置對既有鐵路隧道的影響。

巖溶災(zāi)害對隧道施工構(gòu)成極大的威脅,為摸清巖溶發(fā)育特征規(guī)律及其成因機理,從地質(zhì)背景入手,剖析太行山隧道出口段典型巖溶發(fā)育的特征,結(jié)合前期工程勘察資料及前人研究成果,從巖性、斷裂構(gòu)造、地下水、地形地貌等方面進行研究,分析隧道出口段巖溶發(fā)育成因機理,從而為配合施工工作提供技術(shù)支持,具有較好的推廣性和借鑒性。

針對隔檔式背斜構(gòu)造巖溶山區(qū)隧道建設(shè)導(dǎo)致的地下水大量疏干、地表水嚴(yán)重漏失的問題,以重慶銅鑼山玉峰山隧道附近的旱土村至關(guān)心村一帶巖溶槽谷區(qū)為研究對象,通過綜合分析該區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料及玉峰山隧道建設(shè)相關(guān)資料,得出該區(qū)巖溶發(fā)育具有垂直分帶性,巖溶豎向連通程度與巖層傾角具有相關(guān)性,受地質(zhì)構(gòu)造影響,巖溶發(fā)育呈現(xiàn)出各向異性,隧道軸線兩側(cè)和背斜兩翼地下水疏干影響均呈現(xiàn)出不對稱性。

本文以作者主持的《地?zé)岬囟舞F路隧道工程定額測定與分析》課題研究為基礎(chǔ),介紹隧道地?zé)岬某梢蚝蛯κ┕さ挠绊?地?zé)釋λ淼朗┕こ杀居绊懙难芯績?nèi)容和方法,分析研究地?zé)崴淼朗┕きh(huán)境高溫分級,根據(jù)對研究樣本隧道的現(xiàn)場測定,總結(jié)提出了地?zé)釋﹁F路隧道施工人工、機械、高溫補貼、機械維修和機械備用等成本具體影響的調(diào)整系數(shù)或費用數(shù)據(jù).

由于列車散熱使得鐵路隧道內(nèi)空氣溫度升高,隧道熱環(huán)境的惡化對列車安全運行及隧道內(nèi)設(shè)備的可靠性帶來一定的影響,隧道內(nèi)熱環(huán)境的模擬研究對鐵路發(fā)展具有重要意義。文章通過建立隧道內(nèi)空氣溫度非穩(wěn)態(tài)模擬計算模型進行分析,重點考慮了隧道圍巖內(nèi)滲流對空氣溫度的影響;采用有限體積法對方程進行離散,用matlab工具編寫隧道內(nèi)空氣溫度模擬計算程序;分別在不同的滲流作用系數(shù)下,對單線鐵路隧道內(nèi)空氣溫度進行模擬計算。分析得出,滲流對隧道內(nèi)空氣溫度具有較大的影響,在隧道內(nèi)熱環(huán)境模擬中,特別是對于中長期模擬計算中不能忽略滲流的影響作用。

巖溶地質(zhì)災(zāi)害是擬建緬甸木姐至臘戍鐵路選線的重要控制因素之一。該項目地處緬甸境內(nèi),基礎(chǔ)地質(zhì)資料十分匱乏,工程地質(zhì)選線難度很大。為做好本項目的選線工作,通過遙感判釋和巖溶地質(zhì)調(diào)查測繪方法,查明了沿線巖溶狀態(tài)以及巖溶水的補、徑、排條件,并對其發(fā)育特征進行了分析評價,確定了影響線路方案的因素。最后,按照地質(zhì)選線的原則,給出推薦方案。

在既有鐵路隧道附近進行爆破作業(yè),進行復(fù)線隧道或邊坡開挖施工,對既有鐵路的運營形成一定的安全隱患。爆破產(chǎn)生的振動效應(yīng)是直接危害列車安全運營的主要因素。因而,爆破振動效應(yīng)對隧道的影響,需進行詳細和全面的分析,以確保既有鐵路運營的安全。本文結(jié)合某鐵路隧道附近的山體開挖,分析了爆破振動效應(yīng)對既有鐵路隧道運營的影響,為既有線隧道附近爆破施工作業(yè)提供參考。

隨著基礎(chǔ)建設(shè)的不斷推進,不可避免產(chǎn)生大量立交工程,其中鐵路隧道下穿高速公路隧道工程問題十分突出。以福建省中部某山區(qū)鐵路設(shè)計為例,對山區(qū)鐵路下穿高速公路隧道影響分區(qū)進行研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:1)利用midasgts軟件對不同凈距和地質(zhì)條件下鐵路隧道下穿高速公路隧道施工進行數(shù)值試驗,以高速公路隧道的沉降為判斷準(zhǔn)則,15mm為判斷閾值,得到基于幾何近接度和地質(zhì)情況的影響分區(qū)(強、弱、無)。通過影響分區(qū)圖,可以將全線下穿高速公路隧道工點對號入座,以采用在相應(yīng)分區(qū)內(nèi)的經(jīng)濟合理的施工措施;2)地層條件不同,其決定強弱影響的凈距分界點也不同,隨地層條件的惡化而逐漸增大,強、弱影響區(qū)分界理論最小凈距為0.5d,最大凈距為1.8d;弱、無影響區(qū)最小凈距為1.3d,最大凈距為2.8d。

隨著基礎(chǔ)建設(shè)的不斷推進,不可避免產(chǎn)生大量立交工程,其中鐵路隧道下穿高速公路隧道工程問題十分突出。以福建省中部某山區(qū)鐵路設(shè)計為例,對山區(qū)鐵路下穿高速公路隧道影響分區(qū)進行研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：1）利用midasgts軟件對不同凈距和地質(zhì)條件下鐵路隧道下穿高速公路隧道施工進行數(shù)值試驗,以高速公路隧道的沉降為判斷準(zhǔn)則,15mm為判斷閾值,得到基于幾何近接度和地質(zhì)情況的影響分區(qū)（強、弱、無）。通過影響分區(qū)圖,可以將全線下穿高速公路隧道工點對號入座,以采用在相應(yīng)分區(qū)內(nèi)的經(jīng)濟合理的施工措施;2）地層條件不同,其決定強弱影響的凈距分界點也不同,隨地層條件的惡化而逐漸增大,強、弱影響區(qū)分界理論最小凈距為0.5d,最大凈距為1.8d;弱、無影響區(qū)最小凈距為1.3d,最大凈距為2.8d。

1問題背景和研究目的索契城市的地形地貌和城市建設(shè)特點,包括河流、峽谷、鐵路線路對區(qū)域土地的切割,給公路運輸組織的優(yōu)化造成極大困難。汽車數(shù)量的猛增,用盡了城市干線的通過能力,大大惡化了城市交通狀況。在這種情況下必須集中力量綜合解決區(qū)域交通問題。優(yōu)先發(fā)展的是,修建繞過索契市稠密區(qū)的杜勃列爾公路。該公路線路的大部分(17

廣州在大規(guī)模巖溶地區(qū)建設(shè)城市軌道交通在我國建設(shè)史上尚屬首次.從監(jiān)測數(shù)據(jù)著手,以實際工程案例分析巖溶強發(fā)育區(qū)鄰近基坑施工對建成后地鐵隧道變形影響主要因素,介紹了沉降發(fā)生后的工程控制措施和處理工程方案,提出了應(yīng)注意的問題.

通過對典型巖溶地貌基本特征的描述,剖析了巖溶隧道風(fēng)險的成因,根據(jù)隧道工程的特點,結(jié)合施工中存在的一些問題,從勘察設(shè)計的視角進行研究概括,從而為隧道施工方案奠定了良好的基礎(chǔ)。

針對成都某新建城際鐵路隧道近接下穿既有市政管線隧道的設(shè)計和施工方案,運用有限差分法和流固耦合理論,分析研究了降水以及新建隧道施工過程中,上部既有市政管線隧道的受力特性及位移變化規(guī)律,研究結(jié)果表明:既有管線隧道襯砌結(jié)構(gòu)應(yīng)力和位移變化及分布規(guī)律幾乎一致,交叉處界面位移最大,并沿隧道縱向向兩端逐漸減小且呈對稱分布;交叉處30m范圍內(nèi),拱頂縱向應(yīng)力主要為負值即壓應(yīng)力,仰拱縱向應(yīng)力主要為正值即拉應(yīng)力;降水施工對上部市政管線隧道的影響遠大于新建隧道施工造成的影響,前者所引起的沉降約占75%～80%,后者所引起的沉降約占20%～25%;降水施工所引起的縱向最大拉應(yīng)力為新建隧道施工引起的1.39～3.39倍.所以,降水施工前應(yīng)采取一定的特殊輔助措施,以保證降水施工時結(jié)構(gòu)安全性.

鐵路隧道中的巖溶突水災(zāi)害大多是由于在隧道開挖過程中,暴露了地下河或者巖溶突水災(zāi)害的主通道所引起的。本文將對鐵路隧道中巖溶突水災(zāi)害的影響因素、風(fēng)險識別的方法進行研究,為鐵路隧道中熔巖突水災(zāi)害的風(fēng)險識別提供借鑒。

【目的】研究崇左巖溶峰林區(qū)巖溶發(fā)育規(guī)律及對鉆孔涌水量的影響,深化對崇左巖溶峰林區(qū)巖溶水文地質(zhì)條件的認(rèn)識,更好地指導(dǎo)今后在該地區(qū)開展地下水資源開發(fā)利用?！痉椒ā客ㄟ^對崇左巖溶峰林區(qū)128個鉆孔的深度、涌水量、巖溶發(fā)育特征等指標(biāo)進行統(tǒng)計分析,總結(jié)該區(qū)巖溶發(fā)育規(guī)律及影響因素,并研究其對鉆孔涌水量的控制作用?！窘Y(jié)果】研究區(qū)最小鉆井深50.02m,最大井深121.80m,平均深度為94.04m。成井86口,成井率為67.18%,有68.53%的鉆井涌水量分布于100～400m~3/d。鉆孔遇洞率為75.78%,平均線巖溶率為5.01%。在0～100m內(nèi)均有溶洞發(fā)育,100m以下未見溶洞發(fā)育。0～60m深度段巖溶較發(fā)育,溶洞高度為441.57m,占總高度的80.41%,線巖溶率(5.42%～12.91%)大于平均線巖溶率；但0～40m深度段內(nèi)溶洞全部或部分被充填,供水意義不大,而在40～60m深度段溶洞填充率小?！窘Y(jié)論】在該地區(qū)通過機井解決缺水問題的條件比較有利,機井井深不超過100m為宜；40～60m深度段是本區(qū)主要出水段。由于鉆孔均部署在地下水的補給區(qū),或位于巖溶發(fā)育相對較弱的地區(qū),鉆孔中溶洞主要以小型溶洞(小于等于2m)為主,大型溶洞(大于2m)較少。這種水文地質(zhì)條件和溶洞發(fā)育特征,導(dǎo)致研究區(qū)大部分鉆孔(68.53%)的涌水量分布于100～400m~3/d。

結(jié)合工程實際,運用ansys有限元數(shù)值模擬方法,建立了路塹邊坡施工中巖土體開挖和爆破振動對鄰近既有鐵路隧道結(jié)構(gòu)影響的三維模型,分析并得出了路塹邊坡開挖對既有隧道結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變和爆破振動的影響規(guī)律。模擬分析表明:1)路塹邊坡開挖產(chǎn)生的剪應(yīng)力是對既有隧道結(jié)構(gòu)影響的最不利因素,既有隧道襯砌結(jié)構(gòu)受到剪應(yīng)力破壞區(qū)域影響時,路塹邊坡開挖對既有隧道襯砌產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)值影響存在較為明顯的突變;2)模型模擬最大段裝藥量耦合裝藥結(jié)構(gòu)爆破產(chǎn)生的質(zhì)點振動數(shù)值相對實測數(shù)值偏大;3)鄰近既有鐵路隧道不同間距下最大段藥量值可由薩道夫斯基公式和ls-dyna軟件模擬預(yù)測數(shù)值的平均值確定。

巖溶發(fā)育地區(qū)的樁基施工——　根據(jù)長塘埠大橋的施工,就溶巖發(fā)育地區(qū)的鉆孔施工技術(shù)進行了深入的探討。特別是對施工中事故的處理及溶溝、溶洞的處理進行了論述,具有較好的工程應(yīng)用價值。

深圳地鐵5號線深圳北站至民治站區(qū)間隧道臨近下穿平南鐵路,本文選取典型斷面進行數(shù)值模擬,分析鐵路對隧道開挖的影響。將模擬結(jié)果和監(jiān)測結(jié)果進行對比分析;兩者能較好吻合。在分析的基礎(chǔ)上得出一些結(jié)論,對類似工程有一定的參考價值。