隧道施工超前地质预测预报综合技术方法研究

发布时间：2016-12-04 12:55

本文关键词：隧道施工超前地质预测预报综合技术方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

《西南交通大学》 2006年

隧道施工超前地质预测预报综合技术方法研究

郭伟伟

【摘要】： 隧道工程也是地质工程，探明掌子面前方的地质情况已成为隧道施工安全的重要控制性因素之一，因此超前地质预测预报工作也成为隧道施工工序的重要组成部分。本文以合(肥)武(汉)铁路客运专线红石岩隧道的超前地质预报工作为研究实例，主要围绕下面几个方面展开工作。本文介绍了现有常用超前地质预报技术手段的工作原理及其优缺点，给出了以地质分析法为主的超前地质预报技术在地质条件与地质成灾方面的主要工作内容。结合红石岩隧道工程实例探讨了以TSP-地质分析-钻探相结合的综合预报方法的实际运用效果，，预报结果与实际掌子面开挖情况基本吻合。瓦斯(天然气)地质条件及其成灾可能性是超前地质预报工作的重要内容之一，红石岩等多座片麻岩区隧道出现炮后掌子面燃烧的现象，揭示了一种有别于煤系地层瓦斯的特殊工程地质条件。本文从隧道相邻区域矿产分布，掌子面碴堆气体成分，连续瓦斯检测等分析入手，初步解释了瓦斯气体来源、成因和赋存状况，提出了一套有效的瓦斯地质灾害预防措施。从目前的预防情况来看，达到了较好的预期目标。隧道围岩开挖后变形不仅受施工方法的控制，更是围岩地质条件各因素的综合反映，本文通过对DK188+560段监控量测资料进行非线性回归来判断围岩稳定，采用通过有限差分法Flac5.0软件获取岩体特征参数，并进行数值模拟计算相同围岩级别，相同地质条件段的围岩变形，通过围岩动态变形数据为地质灾害的预报服务，取得了一些有益的成果。

【关键词】：
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：U452.11
【目录】：

摘要4-5

Abstract5-9

第一章绪论9-15

1.1 课题的研究意义9-11

1.2 国内外发展现状11-13

1.3 论文几个重要着眼点13-14

1.4 研究的内容、创新14-15

1.4.1 研究的内容14

1.4.2 研究的创新14-15

第二章超前地质预报方法15-29

2.1 地球物理方法(物探方法)16-24

2.1.1 TSP隧道地震波探测超前地质预报方法17-20

2.1.2 地质雷达探测超前地质预报方法20-22

2.1.3 红外探水超前地质预报方法22-24

2.1.4 其它地球物理预报方法24

2.2 地质分析法24-26

2.2.1 地表地质调查24-25

2.2.2 掌子面地质素描25-26

2.3 超前地质探孔26-28

2.3.1 超前深孔钻探法27

2.3.2 超前浅孔钻探法(超前风钻)27-28

2.4 本章小结28-29

第三章地质条件预报与地质灾害预报29-41

3.1 地质条件与地质灾害预报的主要内容29

3.2 断层、岩脉破碎带在掌子面前方出露的位置预测29-34

3.2.1 利用断裂构造的地面和地下相关性预报29-30

3.2.2 利用侧墙出露的断层预报前方地质30-32

3.2.3 由掌子面地质素描预报前方断层(断层露头作图法)32

3.2.4 断层参数法32-34

3.2.5 由平导洞预报正洞隧道34

3.2.6 由钻孔测试资料预报前方破碎带位置34

3.3 可能构成不稳定块体的大裂隙预报34-37

3.3.1 赤平极射投影作图分析预测34-37

3.3.2 块体稳定性分析软件Unwedge计算预测37

3.4 地下水活动情况预报37-38

3.5 地应力状况预测38-39

3.5.1 高地皮力的地质标志38

3.5.2 低地应力的地质标志38-39

3.6 瓦斯隧道地质灾害预测39-40

3.6.1 瓦斯突出危险性预测39

3.6.2 瓦斯防突措施及支护39-40

3.7 本章小结40-41

第四章合武铁路红石岩隧道超前地质预报工作41-70

4.1 工程及地质概况41-45

4.1.1 地形地貌特征41

4.1.2 地层岩性41-42

4.1.3 地质构造42-44

4.1.4 水文特征44-45

4.2 超前地质预报的准备工作45-46

4.3 TSP203型隧道地震波探测46-52

4.3.1 工作概况46

4.3.2 TSP203型隧道地震波探测的方法及设备46-47

4.3.3 测线布置47

4.3.4 探测结果初步分析47

4.3.5 预测结论47-52

4.4 地质分析预报方法52-57

4.5 超前风钻孔预报57-59

4.6 综合地质预报59-61

4.6.1 TSP解释准则59-60

4.6.2 预报成果对比60-61

4.6.3 含水层部位分析61

4.7 片麻岩区瓦斯地质灾害预报61-69

4.7.1 合武铁路相邻区域矿产分布63-64

4.7.2 岩石碴块吸附气体与炮后现场气体采样分析结果64-65

4.7.3 红石岩隧道瓦斯检测65-67

4.7.4 隧道施工中炮后碴堆燃烧现象初步分析67-69

4.7.5 片麻岩区隧道瓦斯地质灾害的预防措施69

4.8 本章小结69-70

第五章数值化模拟隧道围岩变形70-87

5.1 围岩监控量测技术70-74

5.1.1 监控量测项目70-72

5.1.2 监控量测频率72

5.1.3 监控量测数据分析72-74

5.2 围岩监控量测实例74-80

5.2.1 监控量测资料74-78

5.2.2 监控量测回归78-80

5.2.3 监控量测分析80

5.3 围岩变形数值计算方法模拟80-85

5.3.1 数值计算模型81-82

5.3.2 初始地应力计算82-83

5.3.3 岩石力学参数83

5.3.4 模型本构关系83

5.3.5 反演过程处理与结果83-85

5.3.6 计算结果分析85

5.4 采用计算模拟进行围岩变形稳定灾害预报85-86

5.5 本章小结86-87

结论与建议87-88

6.1 结论87

6.2 建议87-88

致谢88-89

参考文献89-94

硕士学位期间发表的论文及科研成果94

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