齐岳山隧道衬砌水压力特征与岩溶处治技术研究
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摘要
随着国内交通事业的高速发展,需要修建大量深理长大山岭隧道。在高水压岩溶区修建隧道在国内外都是个技术难题,尤其在当今对环保要求较高的条件下,不能肆无忌惮地排放地下水,而是以“防、截、排、堵相结合,因地制宜”的原则进行。许多已建和在建的山岭隧道都告诉我们,因高水压所引发的各种岩溶地质灾害比比皆是,给隧道的施工乃至今后的运营都构成了很大的威胁。岩溶隧道的衬砌水压力特征分析和岩溶处治技术已经成为设计和施工中需要考虑的重点问题,已经引起各国有识之士的极大关注。本文以齐岳山隧道为工程背景,通过理论分析、数值模拟和现场监测等手段,对齐岳山隧道衬砌水压力特征与岩溶处治技术进行了研究,主要研究内容和成果如下：
1、根据齐岳山隧道的工程地质和水文地质条件,分析了齐岳山隧道岩溶发育的基本特征。
2、通过理论分析、数值模拟和现场监测等手段,分析了齐岳山隧道衬砌水压力特征。
3、依据齐岳山隧道工程实例,研究了隧道岩溶分类方法和处治原则,并在此基础上提出了分类处治的方针,形成了系统和科学的相应成套处理模式和技术方案。
The rapid development of communications career at home poses an increasing demand of deep, long mountain tunnels. It's a challenging technical problem to build tunnel in high hydraulic pressure karsts area at home or abroad, particularly under the current stringent environmentally-friendly prerequisite. We should not drain ground water without thinking, but should be updated with 'combined with preventing,cutting,draining and plugging and adaptation to local conditions'. Many mountain tunnels been built and building tells us that various kinds of karst geological disaster caused by high hydraulic pressure is everywhere, poses a great threaten to construction and operation of tunnel. The problem to water pressure upon lining and treatment technique upon karst is inescapable during the phase of design and construction, and has aroused tremendous attention from men of insight worldwide. Systemic research is based on the case project of Qiyueshan karst, take means of theoretical analysis and numerical simulation and field monitoring, study on the rule of water pressure upon lining and treatment technique upon Qiyueshan karst. Major research results are as follows:
1. Analysising the basic characteristics of karst according to engineering geological and hydrogeological conditions of Qiyueshan karst.
2. Studying the water pressure upon lining by means of theoretical analysis and numerical simulations and field monitoring.
3. Studying the classification and treatment principles on karst, and proposing the policy of classification treatment on this basis, and forming a complete system and the corresponding processing mode of scientific and technical programs.
1、根据齐岳山隧道的工程地质和水文地质条件,分析了齐岳山隧道岩溶发育的基本特征。
2、通过理论分析、数值模拟和现场监测等手段,分析了齐岳山隧道衬砌水压力特征。
3、依据齐岳山隧道工程实例,研究了隧道岩溶分类方法和处治原则,并在此基础上提出了分类处治的方针,形成了系统和科学的相应成套处理模式和技术方案。
The rapid development of communications career at home poses an increasing demand of deep, long mountain tunnels. It's a challenging technical problem to build tunnel in high hydraulic pressure karsts area at home or abroad, particularly under the current stringent environmentally-friendly prerequisite. We should not drain ground water without thinking, but should be updated with 'combined with preventing,cutting,draining and plugging and adaptation to local conditions'. Many mountain tunnels been built and building tells us that various kinds of karst geological disaster caused by high hydraulic pressure is everywhere, poses a great threaten to construction and operation of tunnel. The problem to water pressure upon lining and treatment technique upon karst is inescapable during the phase of design and construction, and has aroused tremendous attention from men of insight worldwide. Systemic research is based on the case project of Qiyueshan karst, take means of theoretical analysis and numerical simulation and field monitoring, study on the rule of water pressure upon lining and treatment technique upon Qiyueshan karst. Major research results are as follows:
1. Analysising the basic characteristics of karst according to engineering geological and hydrogeological conditions of Qiyueshan karst.
2. Studying the water pressure upon lining by means of theoretical analysis and numerical simulations and field monitoring.
3. Studying the classification and treatment principles on karst, and proposing the policy of classification treatment on this basis, and forming a complete system and the corresponding processing mode of scientific and technical programs.
引文
[1]铁道第四勘察设计院宜万铁路建设指挥部.宜万线重点岩溶隧道专家组现场调研-地质汇报材料[R]武汉：铁道第四勘察设计院.2006
[2]铁道第四勘察设计院.宜万线长大岩溶隧道专项地质勘察-齐岳山隧道工程地质勘察报告[R].2004
[3]铁道第四勘察设计院.齐岳山隧道地质展示图
[4]铁路隧道设计规范(TB10004-2001).北京：中国铁道出版社.2001
[5]公路隧道设计规范(JTG D70-2004).北京：人民交通出版社.2004
[6]水工隧洞设计规范(DL/T5195-2004).北京：中国计划出版社.2004
[7]刘招伟,张民庆,王树仁.岩溶隧道灾变预测与自治技术[D].北京：科学出版社,2007
[8]袁道先.岩溶地区的地质环境和水文生态问题.南方国土资源.2003
[9]吕小应,胡子平.宜万铁路工程特点难点分析及对策措施.线路工程.2006
[10]张有天.岩石隧道衬砌外水压力问题的讨论.现代隧道技术.2003
[11]张有天.水工隧洞及压力管道外水压力修正系数.水力发电.1996
[12]田四明,张民庆,黄鸿健,殷怀连.齐岳山隧道进口背斜地段岩溶发育特征分析与治理,现代隧道技术,第43卷第4期,2006.8
[13]谭忠盛,李健,薛斌,王秀英.岩溶隧道衬砌水压力分布规律研究.中国工程科学.2009
[14]左玉杰.齐岳山隧道典型岩溶发育区域施工处理措施.中国市政工程.2007
[15]张民庆,彭峰.地下工程注浆技术.地质出版社.2008
[16]蔡晓鸿.蔡勇平.水工压力隧洞结构应力计算.中国水利水电出版社.2004
[17]王建宇.再谈隧道衬砌水压力.现代隧道技术.2003
[18]薛禹群.地下水动力学.北京：地质出版社.1997
[19]仵彦卿.张倬元.岩体水力学导论.成都：西南交通大学出版社.1995
[20]陈卫忠.杨建平.杨家岭.邱祥波.曹催晨.裂隙岩体应力渗流耦合模型在压力隧洞工程中的应用[J].岩石力学与工程学报.2006
[21]王君连.工程地下水计算.北京：中国水利水电出版社.2004
[22]王秀英,王梦恕,张弥.计算隧道排水量及衬砌外水压力的一种简化方法.北方交通大学学报.2004
[23]王秀英,王梦恕,张弥.山岭隧道堵水限排衬砌外水压力研究,岩土工程学报,2005
[24]徐则民,黄润秋等.基于水-力耦合理论的超深隧道围岩渗透性预测,成都理工学院学报,2001
[25]徐则民,杨立中.深埋隧道围岩渗透性的预测研究---现状与进展,铁道工程学报,1999
[26]李雪春,陈重华,陈平,徐昕.山西引黄工程南干线7#隧洞衬砌外水压力研究.中国水利水电科学研究院学报.2003年第1卷第3期
[27]崔岩,崔京浩,吴世红.浅埋地下结构外水压折减系数试验研究,岩石力学与工程学报,2000
[28]王建秀,杨立中,何静.深埋隧道衬砌水荷载计算的基本理论,岩石力学与工程学报,2002
[29]吴金刚,高水压隧道渗流场的流固耦合研究.[硕士学位论文].北京：北京交通大学.2006
[30]王秀英,岩溶隧道堵水限排衬砌外水压力及结构设计研究[博士学位论文].北京：北京交 通大学.2005
[31]张鹏.海底隧道衬砌水压分布规律和结构受力特征模型试验研究.[硕士学位论文].北京：北京交通大学.2007
[32]贺少辉.裂隙渗流对岩体工程稳定性影响的理论及工程应用研究[博士学位论文],北京：北京科技大学,1995
[33]Ge, YH; Han, HW; Li, SC; Liu, RT; Li, LP; Zhang, B.Prevention of Environmental Geology Disasters of Tunnel in Karst Zone.Conference on Man-Machine-Environment System Engineering,2009
[34]崔岩.地下结构外水压试验研究及理论分析[硕士学位论文],北京：中国矿业大学北京研究生部,1997
[35]张明德.岩溶隧道围岩渗流场和衬砌水压力特征研究.[硕士学位论文].北京：北京交通大学.2008
[36]邬强.齐岳山隧道涌水量预测的研究.[硕士学位论文].成都：西南交通大学.1998
[37]吴治生.不同地质边界条件岩溶隧道涌水量预测及展望,铁道工程学报,2007
[38]铁道部科学研究院,西南交通大学.既有隧道环境地下水变化规律以及对环境生态平衡影响的评估,铁道工程学报,1996
[39]Zhao Ming-jie; Xu Rong; Xu Xi-bin. Deformation analysis and monitoring of surrounding rock during full-face excavation of tunnel in Karst regions. Journal of Tongji University.2004
[40]白明洲,许兆义,王连俊.复杂岩溶地区隧道施工突水地质灾害研究,中国安全科学学报,2006
[41]潘建明.高水压山岭隧道衬砌水压力有限元分析方法,长沙铁道学院学报(社会科学版),2006
[42]高新强,仇文革.隧道衬砌外水压力计算方法研究现状与进展,铁道标准设计,2004
[43]高新强,仇文革.高水位富水区地下水水压围岩注浆加固圈与衬砌共同作用机理研究报告,西南交通大学,2004
[44]邓谊明,杜文山.齐岳山隧道德胜场槽谷暗河岩溶水文地质问题,铁道工程学报,2005
[45]Marinos, PG Tunnelling and mining in Karstic terrane:an engineering challenge. GEOTECHNICAL AND ENVIRONMENTAL APPLICATIONS OF KARST GEOLOGY AND HYDROLOGY.2001
[46]张民庆,黄鸿健,殷怀连等.齐岳山隧道富水溶槽注浆堵水技术,现代隧道技术,2006
[47]孙蓉琳,梁杏,靳孟贵.裂隙岩体渗透系数确定方法综述,水文地质工程地质,2006
[48]王建秀,杨立中,何静.深埋隧道外水压力计算的解析——数值方法,水文地质工程地质,2002
[49]陈崇希,刘文波,彭涛.确定隧道外水压力的地下水流模型,水文地质工程地质,2002
[50]谢兴华,盛金昌,速宝玉等.隧道外水压力确定的渗流分析方法及排水方案比较,岩石力学与工程学报,2002
[51]李苍松,王石春,陈成宗.岩溶地区铁路工程地质研究,铁道工程学报,2005
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[53]关宝树.隧道工程设计要点集[M],北京：人民交通出版社,2003
[54]蒋忠信.隧道工程与水环境的相互作用,岩石力学与工程学报,2005
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