地下工程減災(zāi)防災(zāi)學(xué)

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1、地下工程減災(zāi)防災(zāi)學(xué)西南交通大學(xué)2017年6月目錄1、引言32、國(guó)內(nèi)外關(guān)于巖溶大涌水和大變形隧道的研究現(xiàn)狀42.1巖溶隧道大涌水研究42.2大變形隧道研究52、隧道大涌水施工技術(shù)62.1超前地質(zhì)探測(cè)技術(shù)62.1.1隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)現(xiàn)狀及問(wèn)題62.1.2隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)72.2針對(duì)大涌水隧道的施工方法82.2.1隧道涌水處理方法82.2.2隧道圍巖超前預(yù)注漿止水82.2.3注漿施工技術(shù)流程103、大變形隧道施工技術(shù)113.1圍巖大變形處治措施123.2大變形隧道雙層初期支護(hù)作用原理123.2

2、.1隧道大變形段圍巖分析133.2.2大變形段圍巖的擠壓力133.2隧道大變形換拱技術(shù)143.2.1隧道換拱處理原則143.2.2隧道換拱關(guān)鍵技術(shù)144、總結(jié)151、引言通過(guò)王志杰教授的課程教學(xué)，讓我對(duì)大涌水隧道、穿過(guò)溶洞隧道、大變形隧道等地質(zhì)災(zāi)害有了深一步的了解。隨著我國(guó)交通隧道的發(fā)展，隧道穿越的各種復(fù)雜地質(zhì)條件，尤其是隧道穿越大型地下溶洞的時(shí)候往往還會(huì)采取橋梁和隧道相結(jié)合的形式進(jìn)行穿越，而對(duì)于這類型的隧道而言常常還伴隨著大涌水的情況，由于地下水及其豐富，怎樣才可以防止涌水對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的侵害以及

3、修建隧道時(shí)能夠順利通過(guò)都需要進(jìn)行深入的研究，結(jié)合課堂知識(shí)以及我自己的理解，這樣的大涌水隧道一定要事先進(jìn)行排水以降低圍巖中的水壓，等到水壓降低到一定程度的時(shí)候再進(jìn)行堵水作業(yè)，形成以排為主，以防為輔的施工特點(diǎn)。在隧道的建設(shè)中會(huì)遇到各種各樣的地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)于高地應(yīng)力以及軟弱圍巖而講，經(jīng)常會(huì)碰到圍巖大變形的地質(zhì)災(zāi)害，比如程度的龍泉山隧道中就出現(xiàn)圍巖變形侵界的現(xiàn)象。對(duì)于軟弱圍巖而講，在修建隧道的時(shí)候常常會(huì)遇到，我認(rèn)為在遇到這一種地質(zhì)條件的時(shí)候就需要對(duì)其加上強(qiáng)支護(hù)，通過(guò)初期支護(hù)和二次襯砌的作用來(lái)控制圍巖的變形

4、。在隧道施工中也會(huì)遇到像錦屛水電站引水隧洞這樣的高地應(yīng)力的情況，而這樣的地質(zhì)條件其圍巖等級(jí)很高，但是常常會(huì)出現(xiàn)巖爆這樣的地質(zhì)災(zāi)害，我認(rèn)為對(duì)于這樣的高地應(yīng)力的情況就需要對(duì)圍巖的應(yīng)力先進(jìn)行一定的釋放，待到圍巖應(yīng)力釋放到一定的情況后再對(duì)其進(jìn)行初期支護(hù)來(lái)控制其進(jìn)一步變形，從而避開(kāi)高地應(yīng)力釋放的高峰期。對(duì)于大涌水和大變形等地質(zhì)災(zāi)害的防治我還知識(shí)了解了一定皮毛，在今后的學(xué)習(xí)中還需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)和思考。2、國(guó)內(nèi)外關(guān)于巖溶大涌水和大變形隧道的研究現(xiàn)狀2.1巖溶隧道大涌水研究巖溶對(duì)隧道工程的影響主要表現(xiàn)為隧道周邊圍

5、巖的變形、失穩(wěn)，常常導(dǎo)致隧道局部坍塌、掉塊、落石；另一方面，巖溶涌水也是巖溶區(qū)隧道建設(shè)的主要工程影響之一，它不僅影響施工，而且直接危及人員和機(jī)械設(shè)備的安全。何發(fā)亮等主要通過(guò)對(duì)長(zhǎng)大隧道巖溶涌水規(guī)律、水量特征、含泥砂特性的分析，基于長(zhǎng)隨道巖溶水文地質(zhì)模型，以化學(xué)動(dòng)力學(xué)、水文地質(zhì)理論為指導(dǎo)，通過(guò)采用聲波CT專家系統(tǒng)和HSP法地質(zhì)超一前預(yù)報(bào)系統(tǒng)，配合地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)，結(jié)合地質(zhì)條件判定，從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)隧道施工區(qū)域巖溶災(zāi)害的時(shí)空預(yù)報(bào)徐復(fù)興等認(rèn)為洞穴堆積物分析方法可作為研究巖溶發(fā)育規(guī)律的經(jīng)濟(jì)而有效的方法。巫錫勇通過(guò)對(duì)

6、地下水在巖層中運(yùn)動(dòng)過(guò)程、反映過(guò)程及影響因素等研究，掌握了工程建筑物周圍地質(zhì)狀況及地下水運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并結(jié)合某隨道混凝土腐蝕特征及地下水對(duì)混凝土腐蝕機(jī)理進(jìn)行分析。陳成宗對(duì)大瑤山九號(hào)斷層特性進(jìn)行了全面闡述，認(rèn)為含水體在周圍環(huán)境改變情況下可能引起底面塌陷。謝樹(shù)庸將巖溶區(qū)工程地質(zhì)問(wèn)題歸結(jié)為巖溶地基與圍巖的穩(wěn)定問(wèn)題、巖溶滲漏問(wèn)題、巖濟(jì)突水問(wèn)題與巖溶水外壓力問(wèn)題等四類。并基于巖溶突水的不確定性提出由地質(zhì)概念模型到數(shù)學(xué)模型的研究方法。2.2大變形隧道研究近年來(lái)，大變形問(wèn)題已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注，國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)

7、（ISRM）還為此成立了一個(gè)專門的工作小組。受到Terzaghi思想的影響，學(xué)者們一般把大變形機(jī)制分為以下兩大類:一是開(kāi)挖形成的應(yīng)力重分布超過(guò)圍巖強(qiáng)度而發(fā)生塑性擠出；二是巖石中某些礦物和水反應(yīng)而發(fā)生膨脹，水及某些（膨脹性）礦物的存在，對(duì)膨脹變形是必須的。Anagnostou（1993）認(rèn)為，擠出主要取決于巖石強(qiáng)度和覆蓋層厚度(地應(yīng)力)，原則上可以在任何類型的巖石中發(fā)生。發(fā)生膨脹變形的圍巖變形一般表現(xiàn)為底鼓，而頂拱和邊墻一般保持完好狀態(tài)。Qtsuka、Takano（1980）和TyanO（1993

8、）等將建成后6-12個(gè)月內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重底鼓的日本NiigataPrefecture隧道和Nabetachiyam隧道的變形歸結(jié)于膨脹作用。巖石（土）的膨脹機(jī)理方面已經(jīng)積累了相當(dāng)多的研究成果，Wahlltyom（1973）、Einstien（1975）、Lindner（1986）、張乃嫻等（1990）、任磊夫（1992）、楊雅秀（1994）及何滿潮（1997）等眾多國(guó)內(nèi)外學(xué)者均在這方面進(jìn)行過(guò)深入的研究。在大變形中，擠出作用與膨脹作用的關(guān)系及兩者對(duì)大變形的貢獻(xiàn)，是人們普遍關(guān)心的重要問(wèn)題。Terzaghi