摘要：铁路、公路隧道在穿越复杂高水压富水碳酸岩层时,部分水点要进行长期排放,而地下水的排放则加速了碳酸岩的溶蚀作用,导致岩体渗透性增强,此过程可采用化学动力学的方法来模拟,即采用平行板模拟过水裂隙,采用化学动力学中的PWP方程模拟和再现石灰岩的溶蚀过程,通过平行板模型隙宽的演化,分析和计算其渗透张量的演化过程,为隧道防、排水措施的安排及运营长期排水量的设计提供依据。

摘要：结合清连高速公路白须公特大岩溶隧道施工过程,采用三维有限元软件(ANSYS)对白须公隧道的处治结构与隧道开挖的相互作用进行了数值模拟。以隧道开挖中处治结构和围岩稳定性为研究对象,从而分析处治结构在隧道开挖过程中的受力特性,以及隧道围岩在隧道开挖过程中的位移。通过计算结果,对处治结构在岩溶隧道中的支护效果进行了评价,采用桩-承台-单边支撑墙-联系梁的处治方式是安全可靠的。在隧道开挖过程中,开挖面附近的桩基应变、支撑墙压力都加速变大,随后逐渐稳定,说明处治结构承担了一部分围岩压力,在岩溶隧道施工开挖中发挥了重要作用。分析结果与工程实测数据比较吻合,可为隧道穿越大型溶洞提供设计和施工方面的借鉴和参考。

摘要：随着强降雨天气的频发,在役岩溶隧道衬砌开裂、渗漏水及失稳破坏事故日益增多。地表降雨补给下衬砌背后积聚高水压力是岩溶隧道发生水压灾害的主要原因,对在役岩溶隧道开展监测预警是避免灾害发生的重要手段。以郑万线岩溶隧道为依托,开展了相似模型试验及渗流数值模拟,研究了不同岩溶形态下衬砌背后水压分布规律及衬砌隆起位移,制定了岩溶隧道运营监测预警控制标准。结果表明:当地表降雨补给超过隧道排水能力时,衬砌背后将形成“地表补给+洞内排水”的动水压力,仰拱底部极易积聚高水压力;地层中存在岩溶管腔和溶蚀裂隙带时,地表降雨将会导致衬砌水压局部增高,衬砌承受偏压荷载,并使仰拱受力进一步劣化;以隧道仰拱中心水压力和隆起位移作为控制基准,将岩溶隧道运营监测预警等级划分正常运营、临时补修、限速整治和封闭整治。研究成果可为岩溶隧道的结构设计优化及监测预警提供借鉴。

摘要：通过长期监测宜万铁路4座典型高风险岩溶隧道运营期衬砌水压,结合模型试验、理论分析研究岩溶隧道二次衬砌水压的特征,提出岩溶隧道衬砌水压计算的概化模型。研究表明:(1)各隧道实测衬砌水压总体值不大,最大0.13 MPa,低于1 MPa抗水压衬砌设计值;断面水压分布受洞内排水效应影响明显;水压的动态与雨季关系密切。(2)岩溶隧道初始水压的确定主要受隧道上、下方的排泄基准面控制,施工过程中的泄水洞构成新的排泄基准面;初始水压与排泄能力和降雨的补给有关。(3)只有考虑隧道排水时才能发挥注浆加固圈对渗透水压的衰减作用;二衬水压受隧道排水量Q2与渗入初期支护的水量Q1的综合影响,二次衬砌上水压与Q2/Q1成反比。(4)排水洞排水通畅对二衬水压影响较大,在运营的过程中,应对排水洞进行定期的检查和维护,保证其排水通畅。本文可为高水压岩溶隧道的设计与运营提供参考。

摘要：为控制岩溶隧道突水突泥风险,通过统计与理论分析相结合的方法,研究了相关工程实例,并基于层次分析法研究了岩溶隧道突水突泥控制因素与因素权值,提出了岩溶隧道突水突泥风险3阶段评估与控制方法。权值分析结果表明,不良地质、超前地质预报、地层岩性、地下水位是突水突泥风险的主控因素;其次为宏观前兆、监控量测、可溶岩与非可溶岩接触带、地形地貌、开挖支护;最后为微观前兆、岩层产状、层面与层间裂隙、围岩级别。3阶段评估包括初步评估、二次评估与动态评估,其中,初步评估是在施工方案制定前,为估计风险,对孕险环境(岩溶水文地质与工程地质条件)的评估;二次评估是在施工前,为评估施工组织设计合理性,综合考虑孕险环境与致险因子(施工因素)而进行的评估;动态评估是在施工期,为了动态评估与控制风险,综合考虑孕险环境、致险因子与风险控制反馈信息的评估。3阶段评估与控制方法可实时、有效、准确地控制岩溶隧道施工风险,实现风险的动态修正与管理。研究成果在翻坝高速鸡公岭隧道取得了成功应用,对类似工程具有一定的借鉴意义。

摘要：为验证新圆梁山隧道穿越高压富水岩溶地层时衬砌结构的抗水压能力,提出一种隧道衬砌结构抗水压足尺模型试验方法,将隧道衬砌承受的外水压力问题转换为隧道衬砌承受内水压力问题进行研究。通过岩石破裂过程分析系统开展数值仿真计算,给出不同尺寸和加载方式下衬砌模型抗水压安全系数的换算关系。最后,设计并开展新圆梁山隧道衬砌结构抗水压值足尺模型试验。结果表明:1)隧道衬砌结构在承受外部均布水压和局部水压时的极限抗水压值分别为足尺模型试验极限抗水压值的1.44倍和0.67倍;2)新圆梁山隧道溶洞过渡段衬砌(K2.0型衬砌)的抗水压能力为3.33 MPa,溶洞核心段衬砌(K3.0型衬砌)的抗水压能力不低于5.33 MPa,说明新圆梁山隧道采用K3.0型和K2.0型衬砌施工缝防水构造是合理的,衬砌结构的抗水压能力满足设计要求。

摘要：研究目的:目前我国岩溶长隧道的现行设计和施工仍遵循固有的“以排为主”的原则,由于岩溶地层的独有特征,不仅在施工及运营过程中隧道出现严重地质灾害,同时水资源、土地资源遭受破坏,生态环境、地质环境日趋恶化,直接影响隧道范围的可持续发展。本文意在修建岩溶长隧道时对其环境地质问题引起足够的重视,扭转岩溶地区长隧道设计和施工观念,使设计、施工更符合当前基本国策,坚持可持续发展战略。研究方法:通过分析现行设计原则对水资源、土地资源的影响,论证了地质灾害形成和环境恶化与其的直接关系。研究结论:提出在关键地段采用全封闭的设计方案。即在隧道地质灾害未出现之前,和超前地质探测结合, 对前方地质复杂的突水涌泥地段进行预加固措施,以保证铁路交通繁荣的同时,环境地质不会恶化。

摘要：研究目的:涌突水是岩溶富水隧道的主要工程灾害,其研究具有重要现实意义。本文以向阳隧道为例,基于向阳隧道共计采集7个地表水样本和35个地下水样本开展水化学分析,研究西南岩溶山地深长隧道涌突水成因机制,为该线路岩溶隧道涌突水防治提供科学依据。研究结论:(1)隧址区水体的水化学类型主要以HCO_(3)—Ca为主,水质偏弱碱性,矿化度较低,地表水和地下水的化学性质相近,水力联系紧密;(2)水化学成分主要受硅酸盐岩和碳酸盐岩的风化溶解以及阳离子交换作用的影响;(3)地下水和地表水中Ca^(2+)、Mg^(2+)主要来源于岩溶地层中方解石和白云石矿物的溶解、碎屑砂岩中的长石矿物风化;(4)Na^(+)来源于大气降水以及硅酸盐矿物的风化;(5)碳酸盐矿物在岩石风化溶解中占据主导地位;(6)本文相关研究成果可为岩溶地区隧道线路设计提供参考。

摘要：研究目的:突涌水是岩溶地区隧道施工过程中最常见的工程地质问题,具有隐蔽性、突发性和破坏性强的特点,已成为当前隧道建设面临的主要难题之一。为有效防范突涌水灾害风险,本文采用GIS空间分析技术和层次分析方法,构建了多尺度、多因素量化融合的岩溶隧道富水评价模型,以系统反映各类因素对隧道富水的控制作用,有效提高岩溶隧道富水程度预测的准确性。研究结论:(1)由于岩溶隧道富水问题的复杂性,本文综合考虑岩性、地形、构造和水源等影响因素,建立了7个主要影响因子的量化分级标准,通过层次分析法构建了岩溶隧道富水评价模型;(2)采用评价模型对吕梁山隧道富水程度进行分析和预测,结果显示极强富水区占隧道长度的43.7%,强富水区占25.3%,中等富水区占12.8%,弱富水区占18.2%,与施工开挖后涌水量对比,预测准确率为84.3%;(3)本研究成果大幅提高了隧道富水评价的准确性,可为岩溶隧道富水程度和涌水风险预测提供实践参考。

摘要：针对岩溶发育地区隧道开挖时现有地质预报技术对岩溶突水较难做出准确预测的问题,设计出大断面三维多匝小回线瞬变电磁探测技术。依据岩溶发育特点,采用数值模拟方法对隧道掌子面前方25 m和50 m处不同体积富水溶洞进行模拟,研究掌子面前方不同距离和规模的低阻异常体瞬变电磁响应特征。基于数值模拟结果,在张吉怀铁路古丈隧道岩溶发育段进行探测验证,结果表明:1)溶洞模型在二维视电阻率等值线断面图上25 m和50 m处形成闭合、视电阻值小于60Ω·m的低阻区,低阻区与设计的模拟体的位置和范围一致; 2)大断面三维多匝小回线瞬变电磁探测三维显示结果与现场实际揭露情况基本吻合,采用该技术能够准确预报掌子面前方17～30 m、隧道两侧20 m到隧道中轴线的充泥含水溶洞。