Tunnel water inrush disaster is a serious problem in karst tunnel construction and occurs extensively in southwestern China. To prevent water inrush, hydraulic lining has been utilized extensively in karst tunnel construction. The failure of the hydraulic lining in the Tongxi tunnel is an example of a typical failure case that has yet to be fully analyzed. In this paper, the failure of the waterproof liner was studied by theoretical and numerical methods. By field investigation, the failure of the tunnel lining was attributed to a high hydraulic pressure head converging in the large karst caves behind the lining. The corresponding mechanical model can be simplified as a “karst cave water pressure” model. The key to the mechanical model was to determine the water pressure of the karst caves produced by the lining. The variation in water pressure was directly related to the cave’ reservoir volume, catchment flow and catchment time. Thus, volume calculation formulas for two types of karst caves (strike and oblique caves) in the studied tunnel were constructed based on the engineering geological conditions. Considering the precipitation, the flow rate in the karst caves was regarded as nearly constant during the catchment period. Hence, reservoir volumes during different periods can be calculated and converted to the stress boundary conditions of the lining. Then, the mechanical response of the tunnel under different water levels was calculated by numerical simulation. Combining the field investigation and monitoring data, the tunnel lining failure was mainly believed to be triggered by hydraulic fracturing failure due to a high-pressure head. Finally, prevention measures were proposed based on the results of this study.
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城市闹市区物探技术和岩溶探查的进展及隧道施工时岩爆预报技术的突破 总被引：1，自引：0，他引：1
在城市闹市区的物探工作受到人、车等的振动和地电、电磁波的强烈干扰,因此目前物探难以在地铁及其他城市勘查中做面积性工作。陆地声呐法和微分电测深及C-1微测深仪在北京、济南、广州等闹市区的浅层勘查中取得了突破。探查单个中小溶洞是地质勘探的难题之一,在多处用陆地声呐等方法探查几十米深、直径1 m以上的溶洞,并得到了大量钻孔的验证,难关亦已突破。针对国际岩石力学界的重点研究难题——高应力情况下开挖地下工程发生的岩爆机理和预报,在四川锦屏二级电站用微震监测和陆地声呐法相结合监测微震事件密集发生部位、探查岩爆源位置进行岩爆预报,取得了好的效果和进展。 相似文献
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城市闹市区的汽车、行人的震动噪声和地电及电磁干扰,使传统的物探方法难以为城铁、地铁作面积性的地质勘查。弹性波类方法必须克服噪声干扰,电法和电磁法类方则须避开地电和电磁干扰,才能在城市和公路上工作。探查中小溶洞是地质勘查的难题,也是传统物探技术的难题。崎岖山地的地形影响也是地球物理方法遇到的困难。这些都需要投入人力和资金发展新技术、新仪器。汽车、行人的震动噪声基本上在300Hz以下,陆地声纳法仪器可激发和接收到10～4000Hz的弹性波,可以通过滤波避开这些震动干扰; C-1微测深仪采用11～19Hz的窄频交流电向大地供电,可避开地电和电磁干扰。陆地声纳法是零震检距的方法,地形对它影响不大,而且对溶洞的反映很好。微分电测深法有很高的分辨率,可探查100m深度,可调整激发能量的激振器,探查水底淤泥层、沙层、卵石层、抛石层,也可探查水底的岩层和地质结构; 可以用折线、弯曲测线工作。 相似文献
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陆地声纳法及其应用效果 总被引：13，自引：4，他引：13
本文介绍了陆上极小偏移距高频(宽频)弹性波反射连续剖面法(简称陆地声纳法)的基本原理及实现的方法,并介绍了它在浅层高分辨率探查方面、探查岩溶及其它洞穴方面、在隧道掌子面上做前方不良地质预报探测方面、在探查极薄层方面的成功实例。此方法具有分辨率高、可避开许多干扰波、反射波能量高、探查岩溶和洞穴有好效果、图像简单易辨等优点。 相似文献
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结合实例讨论了物探在地质灾害探查和找水方面的应用.在温峡口水库渗漏探查中,采用无线电波透视和充电法,成功地圈定了漏水通道.在乌江彭水坝址野猫洞去向探查中,用无线电波透视法查明了埋深近百米的溶洞通道的去向.葛洲坝二江上游围堰渗漏,用自然电场法准确查明了漏水的部位.在第四系找水方面,介绍了直流电测深法的两个应用实例.最后讨论了物探在地质灾害探测及找水等方面应用中需注意的几个问题. 相似文献
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城市地铁修建过程中常常会遇到溶洞等不良地质条件,为更加准确探查地下溶洞的位置和大小,采用有限元法和最小二乘法正反演数值模拟手段,利用孔距、电极距和与钻孔距离三个变量构建了地下溶洞的地电模型,分析并总结了跨孔电阻率CT法对充气、充水和部分充水溶洞的电阻率响应特征及规律。结果表明:部分充水溶洞的水、气分界面明显,低阻区域和高阻区域与溶洞充水、充气部分位置大小一致,且随着溶洞充水量的增加,溶洞低电阻率响应增强,其异常范围向溶洞顶部扩大;跨孔电阻率CT法能够有效识别溶洞充填性状。 相似文献
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充水溶洞特征的高密度电阻率法反演分析研究 总被引：3，自引：3，他引：0
在高密度电法勘探中,不同性质的溶洞其反演电阻率特征有差异,溶洞为空洞时反演电阻率表现为高阻,充满水时表现则为低阻,而充水溶洞的电阻率反演特征很难判断。文章通过构建不同充水程度的溶洞模型进行正演模拟,利用最小二乘法对模型的地电断面进行反演,对比不同反演成像模型的地电响应特征。结果表明,充水溶洞的电阻率随溶洞充水量的增加而减小,低阻的范围随着水量的增加而不断扩大,其可分辨性强。野外探查资料进一步验证了模拟结果,所获得的认识对地下溶洞的电法探测分析具有一定的指导意义。 相似文献
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瞬态瑞雷面波法勘探中,掌握隐伏溶洞的响应特征是进行野外探查分析的基础。结合两类填充状态隐伏溶洞,使用有限差分法进行数值模拟,分别构建不同发育介质溶洞模型。并利用贵广铁路隐伏溶洞探测实例验证探测效果。分析认为:瑞雷面波法对面波相速度差异反映敏感,精度较高,对基岩面和两种类型隐伏溶洞分辨率高;对于填充溶洞,速度响应由溶洞中充填介质的物性决定,一般为低速反映;对于空溶洞,速度较粘土层及基岩均为低速反映;两种溶洞探测面波频散曲线在溶洞位置都会出现较为形象明显的“之”字形拐曲。取得的结果可为工程应用提供借鉴。 相似文献
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用陆地声纳法和微分电测深结合探查岩溶、洞穴 总被引：4，自引：1，他引：4
在岩溶发育区,用陆地声纳法和微分电测深相结合,可以探查覆盖层下的基岩起伏,灰岩、白云岩中的单个或多层溶洞,深径比可达(10～20):1,并可准确确定其顶、底埋深. 相似文献
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地铁开挖和衬砌之后衬砌背后的空区和因其未填实而导致土层破坏,破坏产生的土体松散甚至发展到地面,是影响地面交通和建筑物安全的重大隐患。地铁开挖时,掌子面前方的岩土分界线、含水层的预报,是保证施工安全的重要工作。笔者采用陆地声纳法进行探查工作,取得了直观的效果。在北京通州地铁6号线穿过京哈（北京-哈尔滨）铁路下方的剖面和沿隧道拱顶正上方设置的长60 m的剖面上,可以看到有3处长2 m左右的空区,上方土体已发生松动。在南京4号线某段沿隧道拱顶顶正上方的一条剖面上50 m长度内就发现了9处衬砌背后空区及土体松动区,都诱发了上方土体的松动,松动埋深为8 m,其中有5处土体松动已达到沥青路面下。开挖时出现坍方的一段剖面,虽然坍体仅达地面下约4 m的黏土层,但坍体旁的土体已松动达到沥青路面之下。 相似文献
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Liu Yang Feng Yongneng Xu Mo Zhang Yunhui Long Haitao Zhu Haiming 《Natural Hazards》2019,98(2):343-377
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以峨汉(峨眉山市—雅安市汉源县)高速庙子坪隧道为研究对象,首先通过对隧址区地质调查、示踪试验及统计现场揭露的溶洞数量,厘清隧址区岩溶发育特征并分析其控制因素,再通过整理分析现场监测数据探究岩溶发育对工程的影响。结果表明:隧址区岩溶在多溶控因素的耦合作用下表现出显著的不均性、集中性、方向性、连通性的特征。其中岩层岩性、地形地貌、水文地质、地质构造主要使得岩溶发育具有不均性和集中性;水文地质与地形地貌主要控制着岩溶发育方向和岩溶是否连通;气候则更进一步促进岩溶发育。隧址区岩溶发育的工程影响主要表现为隧道稳定性影响和隧道涌水,其中岩溶规模及尺寸对隧道稳定性有一定影响,但影响范围相对有限;而涌水使得隧道长期积水,在雨季时甚至使得人员、机械等被淹或冲毁,对隧道安全、进度、经济等造成严重影响。研究结论可为峨汉高速沿线隧道及其他类似工程的设计、施工、岩溶灾害防治等提供参考。 相似文献
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The largest karst cave discovered in a tunnel during motorway construction in Slovenia’s Classical Karst (Kras) 总被引：1，自引：0，他引：1
Karst researchers of the Karst Research Institute ZRC SAZU are regularly consulted during the planning of Slovenia’s motorways
and invited to observe and monitor construction in the karst areas. More than 350 caves have been discovered in the course
of building 60 km of new motorways over the past decade. Access to the most important caves is preserved by concrete tubes
closed with metal covers at the roadside. The largest cave system in a tunnel, named LC-S647, is almost entirely preserved.
The protection of this cave will serve as a good example for the preservation of natural heritage in the future. Construction
work for the motorway uncovered a high degree of karstification. In particular, the discovery of this cave in the Kastelec
tunnel LC-S647 showed the existence of a major cave system in the geological and speleological past. A number of unconnected
passages have also been found. Caves discovered during highway construction have brought new knowledge about the cavernosity
and the geological history of this part of the karst. 相似文献
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滇西怒江河谷潞江段岩溶发育特征及其
对工程的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
通过对泛亚铁路大理-瑞丽线中段马厂、道街坝1∶5万图幅的地质灾害详细勘查和室内研究,分析总结了研究区岩溶地貌的形成机制和发育规律。结果发现,研究区内不仅发育有地表岩溶漏斗,而且分布着规模较大的地下岩溶洞穴,复杂的地质构造、可溶性的碳酸盐岩、湿热的气候条件和丰富的降水是该区岩溶地貌发育的主要因素。研究结果表明,研究区内的地下岩溶作用可能给铁路隧道工程的施工带来不可忽视的潜在危害,同时综合区域地质条件对比发现,大理-瑞丽铁路沿线的其它地段也同样具有存在类似的岩溶发育条件。因此,在铁路施工前进一步加强沿线区域地下岩溶作用的工程影响评价,对于有效地减少相关的工程危害性十分重要。 相似文献
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无锡某地基埋藏型岩溶发育特征及充填物来源 总被引：1，自引：1，他引：0
研究埋藏型岩溶的发育特征和充填物来源对拟建超高层建筑的选址及持力层的选择具有重要意义。本文通过跨孔地震CT对溶洞和破碎带进行探测,并对部分代表性溶洞的充填物进行比重试验、颗粒分析和X射线衍射分析,结合现场工程地质情况,研究了距地表以下80余米处岩溶的规模、分布情况、岩溶发育特征及溶洞充填物来源。结果表明:溶洞发育规模较小,面积多在2m2以下,在垂直方向具有多层性;溶洞充填率达到92.7%,多为硬塑泥质全充填,承载力较大,可作为基础持力层;溶洞填充物的矿物成分基本相同,且与上覆基岩一致,充填物来源主要为上覆基岩的剥蚀;溶洞之间不存在大的连通通道,且地下水位已降至场地溶洞以下,故该处溶洞不会进一步发育,不会对上部地基稳定性造成威胁。 相似文献
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