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原文传递大巴山某隧道超前预报涌水段判识特征研究

论文题名：	大巴山某隧道超前预报涌水段判识特征研究
关键词：	隧洞突涌水;超前预报;TSP探测;地质雷达;红外探水;判识特征;帷幕预注浆;灾害治理
摘要：	随着交通、水利水电等国家基础设施建设重心逐渐向地质条件极端复杂的西部地区和岩溶山区转移，隧道与地下工程的建设规模以及难度成倍增加，在工程建设方面我国将面临诸多挑战，尤其是被称为世界级工程难题的隧洞突涌水灾害治理。据统计，全国范围内，由突涌水灾害及处置不当造成的安全事故占到隧洞工程建设事故的80％。突涌水灾害往往导致重大人员伤亡、经济损失与工期延误，有的隧道甚至被迫停建或改线。此外，突涌水灾害若不能有效治理，极易诱发水资源枯竭、地表塌陷等环境地质灾害，严重威胁社会稳定与经济发展。因此，在开挖过程中隧道前方掌子面进行准确的超前地质预报，对减少施工事故，保证施工人员生命安全和施工进度具有十分重要的意义。但是目前人们对地质雷达系统的成果解释仍以人为经验为主，缺乏相关的解译标志，往往造成物探预报的“一图多解”，因此深入研究地质雷达探测不良地质体的特征，建立预报解释结果一般规律，对提高地质雷达探测的精度和准度有着举足轻重的作用。　　本文以大巴山某涌水隧道为工程实例，通过对大量隧道超前预报结果进行分析，提取了地质雷达频谱在本段围岩的一般规律;结合本段围岩物探探测结果的一般规律，针对隧道的异常涌水段提出专项预报方案;根据隧道的地质勘察资料、隧址及周边的水文地质条件，结合实际的涌水特征，分析了隧洞发生涌水的原因;根据地下水赋存空间以及运动规律提出隧道的涌水处治措施;最后对比分析隧洞注浆前后涌水量变化评价治理效果，本论文取得的主要成果包括: 　　(1)从地质雷达和TSP的探测原理出发，根据隧道地质条件，探讨了在探测过程中参数取值。　　(2)通过大量的隧道超前预报地质雷达探测结果，对页岩段的裂隙及含水层进行对比分析，找出了地质雷达在该段探测解译的一般规律。裂隙段:反射波波形较杂乱，振幅变化大，相位交替出现，并伴有绕射、散射等现象;在频谱图上表现为高频(100MHz)为主，幅值较宽，在主频附近常常伴有多个小峰值。富水段:电磁波传播速度较低，产生强发射波，有时也会产生绕射、散射现象;在灰度图像上电磁波波幅较饱满、圆润，常常能见连续振幅;随着含水量的增加，雷达主频逐渐降低，由多峰逐渐向单峰转变，在渗水段频谱图像表现为以低频(25MHz)为主，频谱峰值以孤立形式出现，中高频部分逐渐减弱，高频部分已趋于消失。　　(3)对隧道的异常涌水段，采用了TSP、地质雷达以及红外探水相结合的综合预报方法，TSP探测显示掌子面后方围岩整体较破碎，地质雷达的主频为15MHz，比渗水段的雷达主频更低，红外探水显示该段存在异常场，对比综合预报结果，推测掌子面后方的基本围岩情况:节理裂隙发育，地下水发育，含水量较掌子面略有增加。　　(4)通过对研究区的宏观地质条件、地形地貌、隧洞突涌水的特征以及隧洞开挖揭露的地质资料、超前预报探测结果分析研究，找出了隧洞异常突涌水段的原因:隧道洞身上方雨水充沛，地表水丰富，有充足的补给水源;隧道异常突水段处于褶皱核部挤压破碎带，受构造应力影响，隧洞围岩节理、裂隙发育，为地下水富集提供了广泛的存储空间;根据掌子面开挖揭露的围岩特征，围岩裂隙贯通，相互连通性较好，提供了地下水的运移通道。　　(5)在介绍了常用的隧洞突涌水治理方法体系以及治理原则的基础上，确定了本隧洞突涌水治理采用“以堵为主”的方针，结合其他隧洞工程治理经验，提出了采用超前帷幕预注浆法来治理本隧道突涌水段以及提出注浆参数。采用水泥-水玻璃浆液，全断面注浆，注浆单孔有效扩散半径为2m，注浆初始压力为1.0MPa，终压2.0MPa，注浆堵水加固有效范围为开挖轮廓线外5m，开挖掌子面均匀布置三环注浆孔，环向间距均为2m，一次注浆长度15m，每次开挖12m，留3m作为下一循环注浆止浆盘，单孔注浆量7.8m3。隧洞注浆前涌水量约为7000m3/d，注浆后隧洞涌水量约为450m3/d，隧道涌水灾害治理效果明显，验证了采用超前帷幕预注浆技术在治理本隧道裂隙段突涌水的有效性。
作者：	赵江
专业：	地质工程
导师：	韦猛;熊冰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	成都理工大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文