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隧道超前预报及动态化施工技术研究

姜大鹏  
【摘要】:在隧道施工中,由于隧道围岩地质条件的复杂多变性和勘察设计的局限性,隧道掌子面前方的不良地质情况经常很复杂,常会遇到断层、溶洞等不良地质体,致使隧道掘进过程中局部地段经常出现塌方、涌水等地质灾害,引起重大工程事故,拖延工期,造成巨大的经济损失,因此,对隧道围岩进行超前地质预报在施工过程中就显得十分重要。地质雷达具有扫描速度快、操作简便、重量轻、分辨率高、图像直观等优点,因而作为一种常用的物探法被广泛使用,但也存在一些问题,如地质雷达图像多解性、超前预报图像杂乱等。地质素描法是另一种常用的超前预报方法,占用施工时间短,设备简单,不干扰施工,成果快速,预报效果较好,而且为整个隧道提供了完整的地质资料,但是其预报距离短,对操作人员地质理论要求高。 论文综合地质雷达法与地质素描法两种超前预报方法的优点,形成了一种实用型超前地质预报方法,即地质素描与地质雷达探测相结合的地质超前预报,简单的说就是以地质理论为基础,以地质雷达探测为手段的综合超前地质预报方法。这种方法克服了前两种方法各自的缺点,操作简单,几乎不用占用隧道施工时间。举例论述了实用型超前预报的步骤与方法,并将预报结合于实际开挖的工程地质情况对比,说明实用型超前预报是必要的也是可靠的。 论文收集大量的现场地质雷达超前预报成果,总结了不良地质(溶洞、断层破碎带、富水、岩性交界面)在地质雷达图像中的显示规律,并以这几种常见的不良地质灾害为例具体阐明实用型综合超前预报,可为今后隧道超前过程中遇到类似典型地质灾害提供参考和依据。 论文以长坂坡隧道为例,基于实用型超前预报结果进行隧道围岩分级,根据实用型超前预报预测掌子面前方地质情况,对隧道围岩级别进行动态划分,Ⅴ级与Ⅳ级围岩所占比例增加,Ⅲ级围岩所占比例减小,整体提高了隧道围岩等级,但是因为及时变更隧道的开挖支护方案,使得设计与施工更符合或接近现场实际,不仅减少工程事故的发生,而且减少工程成本。


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