收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

岩溶隧道突水灾害与防治研究

王遇国  
【摘要】:我国岩溶地区幅员辽阔,地下水环境复杂,随着铁路隧道建设向长、大、深方向发展,在这些地区修建铁路隧道,岩溶构造突水是人为激发的最严重的施工地质灾害。岩溶地区修建长大隧道,往往遭遇到富水、高水压、暗河、溶洞及断层等问题,开挖施工极易诱发大规模的突水、突泥等灾害;同时,突水、突泥会严重破坏地下水环境,改变地下水渗流场及补排关系,造成地下水资源减少和枯竭,导致水质污染和破坏。 本文结合岩溶地区隧道工程建设实例,分析总结了岩溶隧道突水灾害发生规律与特征;运用断裂力学和突变理论分析了岩溶隧道突水发生机理和过程,在岩溶构造与隧道间最不利平面关系分析基础上,提出了防突岩层概念,并从断裂破坏和失稳破坏的角度阐述了岩溶构造防突岩层安全厚度问题,推导出有关结论;针对岩溶隧道突水注浆防治关键技术,进行了注浆材料室内模拟实验;基于浆液粘度时变特性,研究分析了浆液在砂层及裂隙中的扩散机理,可根据浆液扩散机理进行控制注浆;同时,对岩溶隧道突水灾害的“避、绕、堵、排和固”的防治措施进行了案例分析。本文的研究结果主要包括以下几个方面: (1)以岩溶隧道为研究对象,结合施工现场发生的突水突泥情况,分析总结了突水突泥的基本规律、灾害特征、防治方法及处理措施。 (2)通过对多个工程工况分析,应用断裂力学原理,研究了岩溶构造防突岩层处于压剪、拉剪应力状态下,其裂隙方向、裂隙长度、围压及水压力对岩体强度的影响;将岩溶构造防突岩层简化为平面应变固支梁,推导了了简化模型的应力状态公式;岩溶构造防突岩层的裂隙可能处于拉剪、或压剪应力状态,根据裂隙应力状态及裂隙断裂判定方法,可得到防突岩层裂隙断裂的临界厚度。 (3)提出了“防突岩层”的概念,并分析了岩溶构造防突岩层失稳突水机理,及参数变化对岩溶构造防突岩层失稳突水的影响;分析了水压、岩溶充填体重力及岩溶构造防突岩层重力作用下的岩溶构造防突岩层失稳突水的安全厚度。 (4)分析了岩溶隧道突水灾害发生的后果;由于钻孔等地质预报手段存在误差和局部性,将岩溶构造防突岩层分为若干承载梁板力学模型,运用可靠度理论研究了岩溶构造防突岩层破坏的突水风险;通过比较交通、大坝等灾害风险标准,建立了岩溶隧道突水灾害的风险标准;利用VISUAL BASIC 6.0编制了数据管理系统,可以对灾害的数据信息资料进行收集、管理,并对突水灾害风险进行评定。 (5)对普通硅酸盐水泥添加纳米灌注剂进行了不同水灰比的浆液流动性试验,并和普通硅酸盐水泥的浆液流动性进行了比较,给出了添加纳米灌注剂的普通硅酸盐水泥水灰比建议值;基于相同流动性,将普通硅酸盐水泥和添加纳米灌注剂的普通硅酸盐水泥的浆液析水收缩性进行了比较研究;添加不同纳米灌注剂掺量进行了试验,给出了普通硅酸盐水泥浆液的纳米灌注剂参量建议。采用充填砂模拟了浆液在砂体中的渗透扩散;分别用铁板、玻璃板模拟裂隙,进行了浆液在裂隙中的注浆效果研究。 (6)针对岩溶隧道大裂隙涌水及钻孔涌水的注浆封堵,进行了添加纳米灌注剂的水泥水玻璃双液浆凝胶试验,测试了不同水泥水玻璃体积比的浆液凝胶时间;对水泥水玻璃体积比1:1的浆液,测试了不同波美度的浆液凝胶时间,并分析了该双液浆凝胶时间变化随波美度变化关系。 (7)基于浆液粘度时变特性,建立了粘时变体浆液在充填砂体、裂隙中的扩散模型;分析了浆液扩散范围与充填砂体的渗透系数、岩溶构造防突岩层裂隙宽度、注浆压力、注浆钻孔孔径及凝胶时间的关系;依据粘时变流体模型,可以进行岩溶构造防突岩层、溶腔充填体注浆的合理选材、合理注浆压力、钻孔孔径和浆液扩散范围控制,防止跑浆、串浆。 (8)根据岩溶隧道突水灾害发生机理及突水风险,对排水降压、注浆封堵相结合的岩溶隧道涌突水灾害防治方法进行了研究,结合工程实例进行了分析。将粘时变浆液扩散理论应用在大支坪隧道“990”溶腔异常体注浆,串浆、跑浆、注浆压力不上升等问题得到了较好的解决。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 翟静阳;;地质灾害滑坡治理工程中抗滑桩的应用[J];交通科技;2007年04期
2 孙黎丽;李波;刘江波;;云南省大关县泥石流形成条件及防御对策研究[J];资源环境与工程;2007年04期
3 廖毅斌;杨浩;黄金铭;;梧州关注弱势群众从改善居住入手[J];广西城镇建设;2008年02期
4 丁文富;;蒙河铁路主要地质灾害与地质选线[J];铁道工程学报;2008年04期
5 王立满;姜文涛;许子平;于景超;;浅谈辽东山区公路地质灾害防治措施[J];北方交通;2009年06期
6 朱华藏;;松阳县沟谷泥石流地质灾害的形成条件分析[J];西部探矿工程;2010年12期
7 王景明;胡品三;邹继兴;;河北省的地质灾害[J];河北理工学院学报;1991年02期
8 李志中,赵长英;川藏公路中段地质灾害现象的航空遥感研究[J];国土资源遥感;1998年03期
9 朱思同;试论管道建设中的地质灾害及工程对策[J];天然气与石油;1998年02期
10 杨晓松,王友成,张斌;绵广高速公路两例滑坡成因分析及治理措施[J];路基工程;2002年03期
11 秦学义,沈斌,王永华;避免地质灾害的山地城镇规划——以云南省为例[J];规划师;2003年10期
12 程原生;山西省地质灾害发生情况和防御措施[J];山西水利;2003年05期
13 李海峰,常耀伟,吴学华;宁夏山区公路的地质灾害及工程对策[J];宁夏工程技术;2004年04期
14 汪玉松,朱才宝,周爱国,李亚伟;山西墨镫—左权铁路南段地质灾害危险性模糊综合预测评价[J];陕西地质;2004年02期
15 宗文;;曾培炎强调进一步加强防灾减灾工作[J];城市规划通讯;2004年14期
16 白永华,张丹青;浅析黄土滑坡与滑塌[J];山西建筑;2005年23期
17 张青,史彦新;基于TDR的滑坡监测系统[J];仪器仪表学报;2005年11期
18 朱恒银;张文生;王玉贤;;控制地面沉降回灌井施工技术研究[J];探矿工程(岩土钻掘工程);2005年S1期
19 张电吉;;露天采场闭坑后的生态治理[J];岩土力学;2005年S2期
20 林振江;;谈基坑施工中的地下水处理[J];四川建材;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵世发;石明生;王俊;杜军;田玲;程晓丹;;秦巴山区地质灾害气象预报预警判据研究[A];第27届中国气象学会年会灾害天气研究与预报分会场论文集[C];2010年
2 ;甘肃省崇信县地质灾害调查与区划报告[A];2008年度中国地质科技新进展和地质找矿新成果资料汇编[C];2008年
3 居恢扬;;地质灾害研究的基础理论——环境因素控制论[A];第四届全国工程地质大会论文选集(一)[C];1992年
4 陈列;王东发;潘劲松;张子涵;韦方强;;浙江省地质灾害气象预报模型研究[A];第28届中国气象学会年会——S3天气预报灾害天气研究与预报[C];2011年
5 武萍;;河南省石人山风景区地质灾害防治区划与对策[A];河南地球科学通报2009年卷(下册)[C];2009年
6 高维英;李明;杜继稳;;陕西黄土高原诱发地质灾害降雨临界值研究[A];第27届中国气象学会年会灾害天气研究与预报分会场论文集[C];2010年
7 高幼龙;张俊义;薛星桥;谢晓阳;;实时监测技术在地质灾害防治中的应用——以巫山县地质灾害实时监测预警示范站为例[A];全国突发性地质灾害应急处置与灾害防治技术高级研讨会论文集[C];2010年
8 黄辉军;张伟;殷鑫铭;;汶川地震灾区苍溪县震前、震后地质灾害发育特征[A];2010四川省水文、工程、环境地质学术交流会论文集[C];2010年
9 吕录仕;鲍桂宝;牛宝茹;;川藏公路海子山-竹巴笼段地质灾害分布规律遥感分析[A];2002年中国西北部重大工程地质问题论坛论文集[C];2002年
10 王颖;;辽宁省地质灾害气象预报预警工作实践[A];中国地质学会工程地质专业委员会2007年学术年会暨“生态环境脆弱区工程地质”学术论坛论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王遇国;岩溶隧道突水灾害与防治研究[D];中国铁道科学研究院;2010年
2 郭佳奇;岩溶隧道防突厚度及突水机制研究[D];北京交通大学;2011年
3 付建飞;辽宁省地质灾害的潜在性分布研究[D];东北大学;2007年
4 孟庆华;秦岭山区地质灾害风险评估方法研究[D];中国地质科学院;2011年
5 张以晨;吉林省地质灾害调查与区划综合研究及预报预警系统建设[D];吉林大学;2012年
6 邱海军;区域滑坡崩塌地质灾害特征分析及其易发性和危险性评价研究[D];西北大学;2012年
7 陈伟;西南山区城镇建设地质灾害风险管理控制方法研究[D];成都理工大学;2011年
8 杜军;基于三维影像数据的震后次生地质灾害风险评估[D];中国地质大学;2010年
9 王涛;汶川地震重灾区地质灾害危险性评估研究[D];中国地质科学院;2010年
10 张雪峰;区域性山地环境的地质灾害风险评价研究[D];成都理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高志勇;暴雨诱发的地质灾害遥感监测与评估[D];西南大学;2010年
2 程庆展;福建省地质灾害类型与评价分区研究[D];福建师范大学;2004年
3 王成亮;宜万铁路岩溶区隧道施工地质灾害风险评价方法研究[D];北京交通大学;2010年
4 许清涛;和龙市地质灾害分区与评价[D];吉林大学;2004年
5 王宇;汶川地震次生地质灾害风险评价[D];兰州大学;2010年
6 陈勇;黄陵县地质灾害风险评价研究[D];长安大学;2010年
7 马宏宇;四川茂县维城乡前、后山地质灾害危险性分析[D];成都理工大学;2010年
8 赵彬;基于GIS的汶川地震地质灾害危险性评价研究[D];首都师范大学;2011年
9 江岳安;绵竹市绵远河地区地震地质灾害发育规律及成因机制研究[D];成都理工大学;2010年
10 欧阳华平;遥感和GIS技术在西藏昌都县地质灾害调查与评价中的应用[D];中南大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 文彩云;南宁出台方案防治地质灾害[N];广西日报;2005年
2 本报记者 严志亮;面对120万方滑坡的严峻险情[N];金华日报;2005年
3 记者 范宏喜;今年汛期后半程防灾形势依然严峻[N];中国国土资源报;2010年
4 记者 马家龙 冉玉兰;云南再次排查地质灾害隐患[N];中国国土资源报;2010年
5 本报记者 盛利;四川:抗击地质灾害 科技力量总动员[N];科技日报;2010年
6 本报记者 何万敏 苏华;省政府督查组来我州督查 地质灾害隐患再排查工作[N];凉山日报(汉);2010年
7 记者 魏瑶;全市开展地质灾害大排查[N];兰州日报;2010年
8 九三学社中央;亟待加大对地质灾害治理的力度[N];人民政协报;2010年
9 ;四川省人民政府关于进一步做好抗击山洪地质灾害工作的紧急通知[N];四川日报;2010年
10 欣闻;徐矿集团张双楼煤矿发生“冲击地压”地质灾害[N];徐州日报;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978