岩溶探测技术的研究现状
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关于岩溶地区勘察中的人工示踪技术应用情况分析
岩溶地区勘察中的人工示踪技术是一种通过人工添加示踪剂追踪地下水流动路径和岩
溶裂隙的技术。
通过人工示踪技术的应用,可以更加准确地了解岩溶地区地下水流动规律,为岩溶地区的水资源管理和环境保护提供科学依据。
人工示踪技术在岩溶地区的应用主要包括两种方式:污染物示踪和氮同位素示踪。
污
染物示踪是通过向地下水中添加人工污染物来追踪地下水流动路径。
常见的人工污染物包
括荧光染料、硫酸铵、胶体和微生物等。
在岩溶地区的地下水系统中,这些污染物的扩散
和迁移过程会受到裂隙网络的控制,因此可以通过监测这些污染物在地下水中的分布情况,来推测岩溶裂隙的分布和地下水运移的路径。
氮同位素示踪是通过添加含有不同氮同位素比值的示踪剂来追踪地下水流动路径。
氮
同位素示踪主要应用于农田排水和城市雨水径流研究中。
通过向农田或城市雨水中添加含
有不同氮同位素比值的肥料或氮化合物,可以追踪地下水中的氮来源和迁移路径。
这对于
岩溶地区的农田肥料利用效率和水质保护具有重要意义。
人工示踪技术在岩溶地区的应用存在一些限制和问题。
示踪剂的添加需要具有一定的
技术要求,否则可能对环境造成污染。
在岩溶地区的水系统中,示踪剂的流动路径受到裂
隙网络的控制,这意味着示踪剂可能仅仅反映了某些裂隙的运移路径,而不是整个水系统
的流动路径。
示踪剂的迁移速度可能会受到温度、含水层厚度和裂隙网络的影响,从而导
致示踪结果的不准确性。
岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的应用分析【摘要】岩溶地区是一个独特的地质环境,对工程勘察造成了一定影响。
本文从岩溶地质特点出发,分析了岩溶地区岩土勘察钻探技术的现状和存在的问题。
同时探讨了岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的发展趋势,以及在工程实践中的应用案例。
从结论中指出了岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的重要性、不断完善以及发展前景。
这篇文章将帮助我们更好地理解岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的应用,为工程实践提供更好的指导和参考。
【关键词】岩溶地区、岩土工程、勘察钻探技术、地质特点、影响、现状分析、问题、挑战、发展趋势、应用案例、重要性、完善、发展前景1. 引言1.1 岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的应用分析岩溶地区是指由溶蚀作用形成的地貌地貌,其地质特点主要包括岩溶岩层发育、地下溶洞密布、地表孤立岩石等。
这些地质特点给岩土工程勘察带来了一定的挑战和影响,需要结合特定的钻探技术来应对。
在岩溶地区岩土工程勘察中,钻探技术是不可或缺的工具。
针对岩溶地质条件,需要选择适合的钻探设备和方法,如岩心钻探、岩溶岩探钻等。
通过钻探技术获取的地质数据能够为工程设计提供重要依据,确保工程建设的安全性和有效性。
在岩溶地区的工程勘察中也存在着一些问题和挑战,如地下溶洞的存在导致钻探难度增加,岩溶溶洞内部导引管道的设计等。
需要不断完善和提升岩土工程勘察钻探技术,以适应岩溶地区的特殊环境。
岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的应用分析是非常重要的。
只有充分了解岩溶地质特点,采用合适的钻探技术,解决存在的问题和挑战,才能更好地推动岩溶地区工程建设的发展。
2. 正文2.1 岩溶地质特点及其对工程勘察的影响岩溶地质是指由溶蚀作用造成的地形和地质现象。
岩溶地区的岩石主要为碳酸盐岩、石灰岩等易溶性岩石,其特点是地表水流较少,地下水溶蚀作用强烈,形成了众多的溶洞、溶壁、地下河等地形,地下水系统复杂且不稳定。
这些特点对工程勘察带来了一系列影响。
岩溶地质条件复杂,地下溶洞较多,地下水系统发育,工程勘察难度大。
第一章岩溶研究国内外现状就世界范围讲,岩溶水是居民生活饮用水和工业生产用水的主要来源之一,由于地层岩性和构造的原因,地表水和污染物常常直接进入地下岩溶含水层。
由于地下水系统十分脆弱,非常容易受到污染,一旦污染,挽救几乎是不可能的,因此,在经济发达国家,尤其是在美国,针对岩溶地下水的保护及基础研究工作非常深入,已取得了大量非常有价值的研究成果。
如在美国Kentucky,地下水作为一个重要的、可再生的自然资源得到广泛应用,井水与泉水提供了公共家庭用水的1/3左右,地面溪流作为Kentucky 主要水源,主要由邻近的含水层维系,这种资源很容易受地面活动污染,一旦污染,这种地下水很难或不可能挽救,Kentucky Department for environment Protection将优先权放在地下水污染预防上,这种努力的一个重要方面就是认识到州的不同区域对于污染的敏感程度不同,显然,区别这种差异,进行适当的土地开发,对于水污染的防治非常重要,因而,Kentucky Department for Environment Protection Division of Water Groundwater Branch,主要依据三个水文特征:补给区域、流动速度和分散潜能来建立州水文地质敏感分级图,依据敏感程度分为5级,以对土地开发活动进行指导。
1988年NPS依据国会法成立了国家岩洞和岩溶研究院,该机构的目的就是通过研究将洞穴学深入,增强公共教育,促进环境合理的岩溶和岩溶管理。
1988年在美国成立了水文地质协会,其隶属于Florida 州立大学的地球物理流体动力学研究中心,其主要的目的是关注和保护含水层的质量,发展必要的科学知识,收集现场资料,提高对水文地质环境和相关模型的理解。
美国地质勘探局(USGS)与NPS合作,将1:7,500,000比例的地图数字化,一个更详细的岩溶地图也正通过USGS与Kentucky和Morehead州立大学领导下的协会的紧密协作在准备着,以满足工程和环境保护的需要。
工程地质勘察中的岩溶勘察方法与问题研究摘要:当今,随着我国经济发展十分迅速,在岩溶地区开展工程建设,往往容易伴随地面塌陷、地理沉降等问题,究其根本主要是由于岩溶发育过程中地下将伴随产生各种形状、大小不等的溶洞、土洞,受到自然环境、人类活动的影响,就会进一步促进坍塌的发生,进而损害地基结构的稳定性。
在这样的背景下,溶岩地区的工程建设往往会涉及到财政、人文问题。
为了尽可能降低溶洞、土洞对于工程建设的不利影响,就需要技术人员制定针对性的勘察方案,并以此为基础开展分析评价,减少岩溶地质对于地基的破坏。
因此,建立完备科学、系统可靠的勘察方案,对于岩溶地区工程建设的开展具有突出的意义。
关键词:工程地质勘察;岩溶勘察方法;问题引言针对工程地质勘察特点,如流程较为复杂、受外部环境因素影响大、勘察难度增加等,进行全方位分析,结合某工程岩溶勘察工作中存在的主要问题,采取有效的处理措施,例如科学选择勘察方法、优化工程勘察流程等,确保工程地质勘察工作顺利开展,提升各项勘察结果准确性时,确保岩溶问题得到良好解决。
基于此,文章重点探讨工程地质勘察工作中岩溶勘察方法与处理措施,旨在为有关人员提供借鉴与参考。
1现阶段岩土工程地质勘察的主要技术方法1.1浅层地震发射波法浅层地震发射波法主要工作原理是利用地震波来进行地质勘察的,因为地震波在不同岩、土介质中传播,其波形、振幅、频率是不一样的。
地质勘察人员可以根据这些信息来来推测浅层地下构造、物质组成以及物理力学等参数,这样就能够达到勘察的目的。
在实际中,地震发射波包括了折射波法、反射波法、透射波法等,其中反射波法是这三种波最常用的一种,主要原理是利用反射波在不同介质分界面传播规律是不一样的。
地质勘察人员可以通过记录声波反射来回的时间来精准推算地下岩层障碍物与声源之间的距离。
1.2室内试验技术在岩土地质勘察中,基于测绘、勘测技术手段,可以获取一批岩土样本。
而室内试验技术,主要对运用这些样本进行室内试验。
岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的应用分析岩溶地区是地球上的一种特殊地质形态,其地表往往被岩石溶蚀而形成各种洞穴、溶洞和地下水通道等地下空间。
这种地质条件对于岩土工程施工和勘察工作带来了一定的困难和挑战。
岩土工程勘察钻探技术在岩溶地区的应用,成为了解地下岩土情况、预测地质灾害风险、保障工程安全的关键一环。
本文将对岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的应用进行深入分析。
一、岩溶地区的特点及挑战岩溶地区的地质特点主要包括地表岩石溶蚀形成的各种天坑、溶洞、地下河道和地下水通道等地下空间。
这些地下空间的存在给岩土工程的勘察和施工工作带来了一定的挑战和困难:1. 地表地下波动较大:岩溶地区地下空间复杂,地下水系统非常发达,导致地表和地下波动频繁,给工程勘察和施工带来了困难。
2. 地下岩土条件不稳定:由于地下岩体被溶蚀形成了各种空洞和通道,导致地下岩土条件不稳定,使用传统的勘察方法和施工工艺往往难以保障工程的安全。
3. 地下空间隐蔽性强:岩溶地区地下空间多为洞穴和溶洞,隐蔽性很强,传统的勘察方法难以对其进行准确的勘察和探测。
为了解决岩溶地区工程勘察和施工中的困难和挑战,现在广泛应用了一系列高新技术,其中岩土工程勘察钻探技术是其中之一。
1. 钻孔雷达技术钻孔雷达技术是一种非破坏性检测技术,可以在岩土工程勘察钻探中进行地下洞穴和溶洞的检测。
通过钻孔在地下进行雷达信号的发射和接收,利用地下介质对雷达波的反射和透射来获取地下洞穴和溶洞的信息。
该技术具有高分辨率、高灵敏度、高定位精度等优点,对岩溶地区的地下空间进行准确的勘察和探测非常有效。
2. 岩土电阻率测深技术岩土电阻率测深技术是利用地下岩土体的电阻率差异来判断地层的性质和构造的一种地球物理勘探方法。
该技术通过在地表或钻孔中进行电极的布设和电流的注入,测量地下岩土体的电阻率,并通过电阻率变化来判断地下洞穴和溶洞的分布和性质。
该技术对于岩溶地区的地下空间进行勘察和探测充分利用了地下岩土体的电性特点,提高了勘察的精度和准确性。
岩溶地区岩土工程勘察钻探技术分析摘要:岩土工程施工者需要合理利用勘察钻探的技术。
不过,由于一些岩土工程项目位于岩溶地带,对勘测钻探技术的要求特别高,因此需要采用适应现场地质要求的勘测钻探技术,否则将会直接影响各项施工的顺利进行以及影响勘探成果的准确度。
由此可见,对岩溶地带岩土工程项目勘测钻探技术的运用已经十分关键。
关键词:岩溶地区;岩土工程;勘察;钻探技术1岩溶地区岩土工程勘察钻探技术1.1采取试样勘测阶段,对样本选取非常关键,采集的样品必须经过室内测量获取有关数据,为现场岩土的定性判断提供重要数据参考。
一般多用扰动土样、原状土样、岩样等作为测量样本,其取样手段也较多,可在调绘的探坑中挖取,也可在勘察施工过程中提取。
从根本上来看,对土样品质好坏的判断尺度主要在于试样有无遭受干扰,评判主要根据为试样的含水量、物质特征、化学组成等因素,在样品取样、输送、测量等各个步骤中,都可能存在干扰因素。
因此按照取样手段的差异,中国国内一般将获土器分成贯进式、回转式二类,并单独进行明确要求。
前者在采样后,利用取土器以压入或击入的方法深入到土壤内,这种方法包括敞口风险和鞲鞴二种类型,可按照现场需要加以选用;后者具有磷脂双分子层,单动适合于软土壤采样,双动适合于密度和硬度很大的土壤。
1.2全煤层孔螺旋钻杆钻进技术所谓的全煤层孔螺旋刃具钻进技术,基本的来讲是人员在钻孔每一道煤层的同时都需要对现场的状况做出整体掌握,在此基础上这些状况成为主要的根据,从而为钻孔作业的顺利实施起到促进作用。
一般情况下,全煤层孔螺旋刃具钻孔方法大多运用在某些煤层比较疏松的地方,不但能够对这些部位的地质状况做出全面掌握,同时也可以为施工人员的安全做出有效保护。
此外,这项技术也能够降低塌方事件出现的可能性,在工程中没有对环境产生一定的损害,同时实际带来的噪声也相当低,这就需要煤矿开发机构要对这项技术加以适当的运用,如此才能够提升项目的开发品质与效益。
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岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的应用分析1. 引言1.1 岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的应用分析岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的应用分析是对岩溶地质特点进行综合考量,利用现代化的钻探技术进行勘察,探测地下岩层情况,为岩溶地区的岩土工程建设提供科学依据和技术支持。
岩溶地区因其独特的地质构造和地貌特征,在岩土工程勘察中面临诸多挑战,如地下水位变化大、岩溶溶洞易发、地下岩体不稳定等,这些挑战使得传统的勘察方法在岩溶地区应用受到限制。
随着钻探技术的不断发展和完善,如声波钻探、岩芯取样技术等的应用,能够有效地解决岩溶地区的勘察难题,提高勘察的准确性和可靠性。
通过在岩溶地区的真实工程案例中应用钻探技术,可以更好地了解地下岩体的结构和性质,为工程设计和施工提供可靠的数据支持。
钻探技术在岩溶地区具有明显的优势,如能快速准确地获取地下信息、探测较深层次的岩土体情况等,但同时也存在局限性,如钻孔方向受地下岩层构造影响、岩层特性难以准确判断等。
在未来的发展中,需要进一步研究和完善钻探技术,提高其在岩溶地区的应用效果,为岩土工程勘察提供更好的技术支持。
2. 正文2.1 岩溶地区的地质特点岩溶地区是指地下有溶蚀空间并以石灰岩等为主要岩性的地区。
其地质特点主要包括岩层裂隙多、岩性不均匀、地下水循环强烈、地形地貌复杂等。
岩层裂隙多是岩溶地区的一大特点,石灰岩等岩石易于溶解形成裂隙,这种裂隙不仅会对工程建设中的岩土体稳定性造成影响,还会在钻探中对孔隙水的渗流和固体颗粒的运移起到影响作用。
岩溶地区的岩性不均匀性主要体现在岩体的物理力学性质和化学性质上。
不同的岩性对钻探工程的难度和施工质量都会造成不同程度的影响。
地下水循环强烈是岩溶地区的又一特点,这种地下水系统的存在会导致岩体的溶蚀和岩溶地貌的形成,对勘察和钻探工作带来一定的困难。
岩溶地区的地质特点决定了在岩土工程勘察钻探中需重视裂隙、岩性、地下水等因素,针对这些特点采取相应的钻探技术和措施是保证工程顺利进行的关键。
关于岩溶地区勘察中的人工示踪技术应用情况分析岩溶地区是指由于溶蚀作用而形成的地质构造,地表多为裸露的岩石和石灰岩地貌的地区。
岩溶地区是地球地表最为复杂的地貌类型之一,地下水系统复杂,众多的洞穴、地下河流以及地下水流动方向的不确定性给地质勘察工作带来了极大的困难。
为了改善勘察工作的效率和准确性,人们常利用人工示踪技术来分析地下水流动情况,本文将对在岩溶地区勘察中的人工示踪技术应用情况进行分析。
人工示踪技术是一种通过向地下水体内添加人工示踪剂来追踪地下水流动路径的技术。
一般使用的人工示踪剂有荧光染料、放射性同位素、稳定同位素、气体示踪剂等。
在岩溶地区的地质勘察中,由于地下水系统的复杂性,传统的地下水探测技术往往难以取得理想的效果,而人工示踪技术则可以通过实验室合成出来的示踪剂经过注入地下水中进而观测其运动轨迹,从而揭示地下水流动规律,提高地下水资源的勘探利用能力,同时也为地下水保护提供了科学参考依据。
岩溶地区的地下水流动规律通常较为复杂,地下水渗流管道交织分布,盲水、断面水、封闭水等情况层出不穷。
这些地下水流动状况的不确定性对地质勘察和地下水保护工作带来了巨大的挑战,为此选择一种适当的人工示踪技术来辅助地下水流动规律的分析和研究变得尤为重要。
利用放射性同位素技术和稳定同位素技术可以追踪地下水的流动轨迹,清楚地了解地下水的成因、流向和质量情况。
利用荧光染料示踪技术也可以有效地表征地下水流动方向和速度,为地下水资源的开发和利用提供了科学的决策依据。
人工示踪技术的应用不仅可以为地下水资源的合理利用提供科学的依据,还可以为岩溶地区地下水系统的保护提供技术支持。
地下水污染对于岩溶地区具有更大的影响,因为其地下水系统通常处于相对封闭状态,一旦地下水受到污染,往往后果不堪设想。
人工示踪技术可以在实验室中人工制造不同类型的地下水污染,并注入到地下水中,通过人工示踪剂的监测和追踪可以了解地下水对不同类型污染物的迁移规律,并为地下水污染防治提供科学依据。
岩溶路基病害与处置技术国内外研究现状岩溶路基病害与处置技术国内外研究现状随着我国西部大开发战略的实施,岩溶问题已成为南方岩溶地区突飞猛进的公路建设,特别是高速公路建设面临的主要地质问题。
本文以近年来国内外与岩溶有关的公开出版的最新研究成果为基础,针对目前与岩溶路基病害处置密切相关的隐伏岩溶的探测技术、岩溶洞穴稳定性与风险评估、岩溶塌陷的试验测试、岩溶塌陷监测预报及岩溶病害的防治方法等方面,系统总结了国内外学者的最新研究现状。
最后,在分析国内外差距的基础上,提出我国岩溶路基病害防治技术的研究应包括岩溶路基病害的分类和处置方法体系研究、路基病害发育过程的大型模型试验研究、隐伏岩溶地球物理探测方法的有效性研究、高新技术在高风险区岩溶路基变形破坏监测中的应用研究等方面。
1 国外研究现状岩溶地区面积辽阔,主要分布在地中海沿岸、东欧、中东、中国南部、东南亚、美国东南部和中美洲等人口稠密的地区,这些地区人类工程活动强烈,面临的岩溶灾害问题也非常突出,并已引起国际社会的普遍关注,特别是进入2o世纪7o年代以来,召开了多次与岩溶有关的国际会议,使世界各国的研究者有机会交流和商讨解决岩溶地质灾害问题的经验与方法。
例如,1973年,国际工程地质协会在西德汉诺威首次举行了”岩溶塌陷与沉陷:与可溶岩有关的工程地质问题”国际讨论会,重点讨论了欧洲地区特别是在蒸发岩地区的地面塌陷、分布规律、勘测技术和防治措施;1978年,美国在宾夕法尼亚州的赫尔锡市召开了岩溶地区工程地质讨论会,重点讨论了岩溶地面塌陷发育规律问题;1984—2003年先后在美国佛罗里达州、密苏里州、肯塔基州和阿拉巴马州举行了9届“Multi—disciplinary Conference on Sinkholes and the Engi—neering and Environmental Impacts of Karst(岩溶塌陷和岩溶工程与环境影响多学科国际讨论会)”,这也是目前国际上举办历史最长、影响最大的岩溶塌陷与岩溶问题的国际会议。
充水溶洞对隧洞施工的影响及岩溶的治理技术研究岩溶探测技术的研究现状岩溶的探那是解决岩洛隧道危害的前提条件,隧道拖工开挖工作面前方岩溶地震情况的探测是国内外工程地质和隧道工程界关注丽又没有得到很好解决的问题。
国外早在上世纪70 年代就开始进行地质超前预报工作了, 80 年代美国学者Benson 等就利用地质雷达对岩溶危害展开了预报。
我国隧道地震超前颈报发震较晚,始于20 世纪90 年代,但髓着交通建设的飞速发震,地质超预报技术得到了快速的发展。
目前,国内外得到快速发展的岩珞隧道地震超前颈报技术有:地震雷达技术、TSP 技术、红外线技术、陆地声纳法、TRT 反射地震层析成像、HSP 技术、断层参数预痴法预报搓道隧洞断层技术、电磁导弹技术、地震反射负视速度法、超前钻探、掌子面编录颈据法、数码成像和声援CT、不良地震剪兆预测法等[15] 。
邓居智、莫撼[16](2001)等利属探地雷达对芜湖一宣域高速公路的路基塌陆地段进行了勘察,通过对雷达图像的邦释,充分了解该路段范围内岩溶以及岩体中袭嚣的发言情况。
对其中南处进行了钻探验证,其雷达判释结果与钻探验证的结果非常吻合。
叶英(l巧。
006)通过对大量岩溶隧道超前地震预报资料以及实测地质资料进行总结分斩,并综合利用数值模报、室内实验以及现场试验等多种研究手段,深入研究了E 普岩溶地区各类越道地震超前颈摄的方法,指出了各类方法的现状、局跟性和发展趋势并给出了改进方法,提出了岩溶越道在施工过程中的地质灾害预案机制,发黑了整套的岩溶颈报理论方法体系。
王mL[18] (2008) 以渝湘高速公路霆嘴岩隧道为对象,阐述了培震波反射法的基本原理,并结合工程实例利用该方法对岩洛地区隧道超前琵报进仔验证。
徐贵辉[19) (2010) 系统离述了地震波法CTSP) 和探地雷达法CGPR) 的理论基础、基本原理、观测方式和资料解泽方法,并分析比较这两种方法的住缺点,提出岩溶环境下基于该两种方法的综合地盾超苗预报方法,在工程中经过实际应用后证明综合地震超前预报方法能够很好的提高岩搭地区超前地质预报的准确率岩溶区隧道〈涓〉匾岩稳定性的研究现状以前在岩洛区域修建隧道〈洞)时主要采用工程类比法和结鉴己有的成功经验,并结合理场监控量蜒的反馍信息来评赞图岩的稳定性和指导施工,而针对于岩洛这种不良工程地质(岩溶揭穴、岩溶东及松散堆积物〉对路道〈洞〉的稳定性影嘀的研究梧对较少。
随着公路、铁路以及水利工程的大力发展,岩溶区隧道〈洞〉工程的建设越来越多,而现有的一些理论和经验己不能满足岩溶区隧道〈濡〉的设计及施工的需要。
因此,溶润对隧道(洞〉影响特盔的研究越来越得到人有]关注。
近年来己有一些学者对岩洛区隧道(渭〉展开了研究,大多数是针对公路铁路隧道,主要集中在对隧道漏水量的预测、突泥涌水等岩溶灾害等方面以及不同分布的洛润对隧道洞用匿岩稳定性的影响,对岩溶区的东工搓祠研究还不够成熟。
任美得、刘振中附(1983)认为,岩窑对隧道工程的危害主要表现为隧道突然濡水:隧道遇地下羁穴时的悬空:越道硕部溶洞充填物的塌陆以及隧道基底溺穴]莫扳塌陷等问题。
汪从锦[21J (1 990 以鲁布革水电站为依托工程,认为水利水电工程建设中,岩搭地区最为突出的问题是岩溶渗漏、濡水和岩溶润穴危及地下润室围岩变形失稳及基础的稳定。
并通过计算分析了不同润径、位置以及与渭室闰不同距离的圈形隐伏溶溺对引水隧捐位移的影嘀。
认为,濡穴与越涓距离愈小,或溶涓涓径愈大,则对隧摆尾边位移量的影响愈显著:其中,近水平向洛泪对隧道周边位移民影响最为不利。
赵明盼、吴梦军等[22-28](2003 ,2004)以朝东岩隧道为依托工程,通过模墨试搓、数值模拟方法以及现场监测等手段研究了顶部、京部和健部洛渭对隧道圈岩应力和位移的影睛。
提击了岩溶磁道围岩稳定性的评判标准、溶渭费主革稳定性撞算近似模型、超蘸预支护和二衬的最佳时机等,对岩洛隧道的设计和施工提供了翠论依据。
宋占是平[2勾(2006) 对西南地区岩溶隧道的灾害形式以及工程中常见洛润形态、尺寸和空前展布等情况进有分析,提出并建立了"空场"力学模型和"搓道好力学模型。
通过数值模拟,研究分析了不同形态的黯伏溶洞对国形以及城门洞墨隧道菌岩应力、位移和支护结构内力的影嘀,解释了隧道位移变化娱律的内在机璋。
彭)11 [3叮(2009) 运用二维弹塑性模型溶洞在隧道不同位置、不同大小、不同距离分布时对能道虽岩稳定性的影响,得出靠近岩洛揭处围岩的稳定性最差,施工中应加强对窑溺的处理,其结果为某隧道的安全施工提供了理论依据。
聂志凌[31] (2009) 将溶洞简化为圆形,通过二维数值模拟不同形态填充望溶洞金子隧道的顶部、底部和销部三种软况时对隧道结构的不同影睛:并通过模型试验对数值模拟的结果进行论证。
吕涛[3勾(2011 )利用Abaqus有最元分析软件建立了基于完全流圄藕合的岩溶管道对水工越洞围岩影响的数值分析模型,研究了岩洛管道倾角、管道内水压力、管道与隧洞间的距离及管道大小在有压水工隧润开挖、运行及检修期间对匿岩应力、应变及位移的影嘀。
为岩搭管道区水工磁润的施工提供了宝贵的理论依据。
1.2.3岩溶处治技术的研究现状由于岩溶这大量隧道的惨建,人们也掌握了一些岩洛区的施工处理技术和成功经撞。
大致分为两今方面,一是对岩港进行处理:二是调整磁道施工措施或加强隧道的支护参数,最终自的都是更好的保证隧道安全施工。
对岩溶处理主要包括对窑洞、漏水、窑洞内填充物的处理等等。
报据国内外大量岩蓓的处理技术,基本都遵锤"引、培、跨、绕"的原则。
溶洞的治理,主要针对溶洞的大小、位置、有无岩溶东、充填物及充填物的性庚,采取不爵的处治措施。
治理措施有:注浆回填、注浆如固、迂吕导坑、增强支护等。
突泥濡水的治理,遵锚"以疏为主、堵排结合、因地制宜、综合治理"原则,王军量不改变水的渗流路径,根据实际情况选择以排为主或是以赔为主,同时应考虑所采瑕的措施对隧道庚处的东文地震条件相周雷环境影响最夺。
吕西明,张民庆等[33] (2006) 依据齐岳山隧道的具体情况,针对不同类型的岩溶提出在撞工过程中宜采取释放、排泄、注浆等具有针对性措施,使岩溶得到很好的治理。
总结捂出(1)对于低水压、贫水型溶洞,宜采取爆破释放方案:(2) 对于低水压、富水里搭摆,宜采取泄水洞排水方案施工,尤其是在反援施工的情况下(3)对于低水压、富水里溶槽,低水压、贫水型充填型搭漓,采取注浆如匮+管挪支护最为合理、可靠、安全。
踪敬良[34](2009)结合武广铁路新离岭楼道施工过程中遇到大主溶润,提出多种应对方案,权衡考虑技术、经济、安全、质量等因素,最终选择迂因导捷方案,避免了因岩洛哥引起的相关灾害。
朱海涛[35] (2010)依托齐岳出隧道,结合现场岩窑治理,提出"探测、排水、截水、主才培、绕行押处理原则:分水薛压、注浆加盟、强支护与快挖快封组合等技术,将不同类型岩溶进仔精细分类,并指出其相应的处治技术。
王木群[36] (2011)本着"方案合理、结构安全、工程成本低、保持本环境、施工易操作"的原则总结出大小溶洞、洛管、溶洞填充物以及岩洛水等岩溶坷题的处治技术。
日本从20世纪90年代开始,就采用地质图像处理技术对掌子面的地质条件进行图像处理,提炼出与围岩分级有关的参数,对围岩分级进行修正,并开发了隧道掌子面图像系统工字钢棚法在隧道溶洞和塌方冒顶处治中的应用在发生塌方冒顶,坍塌物中夹有较大孤石,且仍有较大孤石掉落的危险时,如果采用传统的注浆超前小导管或管棚作为超前支护,因超前小导管和管棚抗扭曲变形能力弱,加上在本来就因地质条件差而导致塌方冒顶的围岩处施作管棚导向墙的难度大,有孤石存在管棚的方向也很难保证,一旦有较大或巨大孤石掉落,在巨大的偶然瞬时冲击荷载作用下很容易将已施作好的管棚、小导管甚至已施作完的初期支护砸坏,无法保证施工和后期运营的安全。
同样,若开挖掘进时揭示有往拱顶上方发育的较大溶洞,且溶洞壁或填充物不稳定,有孤石或危石掉落风险,则直接施作初期支护无法保证施工和后期运营的安全。
工字钢具有较好的抗扭曲变形能力,常用的工字钢惯性矩见表1,截面见图1。
若用挖机将工字钢从已施作好的钢拱架背面斜向小角度顶进,并用环向连接筋焊牢成棚状支护结构,再在该工字棚下施工初期支护及二次衬砌,则既能保证施工安全,又能保证施工进度果乱隧道左线ZK56+785—826 段拱顶往上发育一特大型厅堂状溶洞。
该段埋深约140 m,溶洞高度20 多m(具体高度很难探测),溶洞填充物以淤泥夹石为主,局部地段分部有悬挂岩体。
溶洞侧壁局部分布有危岩体,经常有孤石掉落,整个溶洞内涌水严重,呈瀑布状,站在溶洞口边缘处能明显感受到较大气流涌动,施工技术难度大,安全风险较高。
图2 为左幅溶洞总体剖面图。
为确保施工安全,经对该溶洞段进行综合调查,并对其稳定性进行分析和评估,确定如下处治方案: (1)将二次衬砌施作到距离溶洞口15 m 处,确保已施作段初期支护的稳定性。
(2)溶洞段拱顶120°范围设置1 m 长I14 工字钢作为悬臂杠杆(见图3),设置于原设计初期支护I20a 工字钢的外侧,环向间距50 cm,并用2 环ϕ16 钢筋环向连接焊牢,在钢架上布一层间距20 m×20 m(长×宽)ϕ8 钢筋网片,再在网片上放置木板作临时防护盖,依次循环向前施工。
(3)为满足该溶洞段自由落体落石冲击力要求,按式(1)对该段可能产生的最大冲击力进行计算后,在I20a 钢架外侧设2 m 厚砼护拱,在施作护拱时预埋长度为5 m 的注浆管,初期支护及护拱完成后,向护拱外注2 m 厚M5 砂浆作为缓冲层。
p =2.108M 2/3λ2/5h H 3/5 (1)式中:p 为落实最大冲击力(kN);M 为落石质量(t);λ为拉梅系数,建议取1 000 kN/m2 ;H 为自由落体落石的自由落体高度(m)。
(4)根据溶洞内水流量,用反演法对溶洞段涌水量进行预测,根据预测结果在施作初期支护和护拱时纵向每2.5 m 埋设2 根长4.5 mϕ100 PVC 管(埋设位置视溶洞情况适当调整,尽量位于护拱两侧最低点),环向接ϕ100 弹簧盲管(埋在初喷砼内)接引水管将水引入拱脚泄水孔。
(5)施工过程中加大监控量测频率,并尽快跟进溶洞段的二次衬砌,以确保安全、顺利地通过该溶洞段。
工字钢棚法在伏内2 号隧道塌方冒顶处治中的应用伏内2 号隧道左线由出口端往进口端掘进。
出口ZK16+345—362 段平均覆盖层厚度约13 m(浅埋段),围岩以红褐色饱和性黏土夹孤石为主,开挖过程中常有孤石滑落,开挖至ZK16+353 掌子面处时因连日暴雨作用而发生塌方冒顶,从塌腔口中涌出约210 m3 孤石和饱和性黏土,并将ZK16+350—353 段已施作的上台阶超前小导管和I20b 工字钢悉数砸坏,塌腔壁上的围岩仍为饱和性黏土夹大块或巨块状孤石,存在孤石继续滑落的危险。