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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山西万家寨引黄工程南干线6#隧洞围岩岩溶发育特征及工程处理 总被引：1，自引：0，他引：1
山西省万家寨引黄工程南干线6#隧洞围岩为奥陶系上、下马家沟组碳酸盐岩地层,其岩溶较发育,主要为不规则溶洞,绝大多数已被岩溶角砾、碎石土和低液限粉土等充填.因岩溶充填物工程地质特性较差,导致隧洞衬砌混凝土管片产生裂缝和错台等变形,影响了隧洞正常输水.为此在隧洞内进行了地质雷达测试和补充钻探及取样,并进行了室内土工试验,分析了隧洞围岩岩溶发育特征,依据岩溶充填物的工程特性,对其进行了水泥灌浆处理. 相似文献
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采用探地雷达进行岩溶隧道超前地质预报时,受现场探测环境、岩溶地质的复杂性以及解译技术制约,多解性问题一直未能得到很好解决。从依托工程中选取代表性的案例,分析总结隧道建设中常见的几种典型岩溶不良地质的属性特征,结果表明岩溶不良地质类型与探地雷达属性参数有很好相关性,其中:空腔型溶洞、干燥松散黏土夹碎石充填型溶洞和无水破碎带雷达反射波中心频率随时间衰减较慢,分布范围分别为90~105、85~100、70~110MHz;软塑状黏土充填型溶洞和富水破碎带雷达反射波中心频率随时间衰减较快,分布范围分别为60~80MHz和40~70MHz。研究属性特征定量表示方法,提出基于广义S变换及子波谱模拟的雷达波吸收衰减参数计算方法。实际数据分析结果表明:每种属性都能从某些角度反映岩溶不良地质体雷达反射波的特征,在综合多个特征参数后,可以较好地区分不同的岩溶不良地质类型,从而提高探地雷达目标识别精度。 相似文献
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涪陵地区位于川东南探区北部,通过该区石炭系黄龙组地震剖面测线逐条解释,识别出了四种典型异常反射结构：①地震同相轴波峰、波谷均表现为中振幅～弱振幅;②地震同相轴下拉波峰振幅有强有弱,上部波谷反射呈现强振幅～中振幅;③地震反射同相轴明显下拉,同时下拉同相轴上部反射呈现中振幅～弱振幅、下部反射振幅减弱;④地震同相轴反射为弱振幅,近空白反射或弱波谷反射。基于岩溶单元发育理论模型及该区沉积特征,对四种典型地震剖面反射异常地质成因解释进行了地球物理正演模拟,结果显示了与实际典型地震反射结构相吻合的地震剖面特征。其分别代表了岩溶高地峰丛与浅洼发育;被泥质充填或半充填的溶洞或孔隙性非常高的储层发育;高泥质含量充填物,或低速度、未被完全充填的缝洞体发育;7 m～9 m及以下的黄龙组地层。同时,基于特殊剖面结构研究成果,对该区可能发育的新型储层类型进行了预测,有效地指导了该区下部油气有利储层的寻找。 相似文献
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将TSP、地质雷达技术用于千岛湖配水工程灰岩区隧洞超前预报,简述了两种物探方法的原理,统计了完整性较好的灰岩与砂质岩对应的TSP指标范围,采用有限差分法模拟了地震波在隧洞前方遭遇大型溶洞时的波场特性,总结了岩性变化、溶洞、溶蚀带对应的物探异常规律。结论如下:地质雷达是溶洞、溶蚀带探测较理想的手段,其电磁异常特征表现为反射波振幅强,同相轴错断或呈双曲线状,并伴随一定程度的多次反射,含泥溶腔主频较空腔偏低,但多大于50MHz;同等质量级别下灰岩对应TSP各物理力学指标较粉砂岩或泥质砂岩偏好;大型空腔对应TSP纵波波速、密度及杨氏模量偏低,TSP对小型溶腔或溶蚀带探测敏感度较差,有时仅体现为反射层密集。 相似文献
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地震瞬时属性分析技术在岩溶勘查中的应用 总被引：3，自引：1，他引：2
介绍地震瞬时属性分析技术的原理及处理方法,分别对岩溶在地震剖面、瞬时振幅剖面、瞬时频率剖面、瞬时相位剖面上的表现特征作了说明.并结合实际资料进行多参数解释,进而确定地下岩溶的发育情况、分布范围和规模,同时对异常进行钻井验证,结果表明,地震瞬时属性分析技术比常规地震处理方法能更好地排除干扰,确定岩溶异常. 相似文献
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《中国煤炭地质》2019,(Z1)
武汉市域内自北向南有6条碳酸盐岩条带呈东西向分布,已发生数十起岩溶地面塌陷,因此对岩溶进行探测,已成为当前工程地质领域中的一个重要课题。以位于武汉市江夏区某还建小区为例,根据35m探测尝试的要求,对环境电导率、介电常数、发射频率等影响地质雷达探测效果的参数进行分析,确定了该区溶洞探测参数。施工采用二个型号地质雷达,其中LTD-2100型地质雷达采用的工作频率为100、40MHz,CAS-U25型地质雷达采用25MHz。依据探测数据,圈定了探测范围内溶洞的位置,经钻探验证与溶洞实际位置基本吻合。对比不同发射频率对异常的解释效果发现,100、40、25MHz对异常的分辨能力及探测精度依次降低。 相似文献
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钻孔雷达反射成像在岩溶发育场地探测中的应用 总被引：3，自引：3，他引：0
我国岩溶区分布广泛,且复杂的岩溶现象对建筑安全、地基稳定以及场地勘察有较大影响。钻孔雷达作为一种井中地球物理方法,可以利用地下介质的物性差异查明岩溶发育的情况,弥补常规勘察手段在探测岩溶发育场地中存在的不足。依据钻孔雷达单孔反射信号的同相轴特征、反射波首波走时和反射波的衰减等特征,可判断钻孔周边未揭露溶洞和裂隙的分布,确定钻探揭露溶洞的水平方向直径以及岩石完整性,从而达到查明各种岩溶形态的规模、空间密度及其分布规律的目的,为工民建各项工程建设的设计和施工提供准确详尽的地质资料,确保工程的稳定性。 相似文献
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Mingzhou Bai Yun Chen Chengliang Wang Xin Li Gang Tian 《Environmental Earth Sciences》2018,77(24):795
This paper studies karst cave and soil cavity development in the process of karst collapse as a means of disaster prevention and control. Using the karst area of the Shandong section of the Beijing–Shanghai high-speed railway as a test area, a numerical simulation method is presented as well as the model test to study the characteristics of typical radar images of different types of karst caves and soil cavities. By combining theoretical analysis with field test results, the method and characteristic standards for nondestructive testing using ground-penetrating radar to determine the grouting effect on a karst roadbed are given. The radar spectrum characteristics are analyzed for a cave, water-filled cave, clay-filled cave, karst cave with dense grouting and karst cave with grouting that is not dense. Comprehensive analysis of the results of indoor model testing and numerical analysis, combined with the engineering practice of evaluating the effect of grouting treatment in the selected section of the Beijing–Shanghai high-speed railway, clarifies the basic characteristics of map recognition of radar detection of karst grouting. The morphological characteristics of the karst caves in the geological radar images are usually composed of many hyperbolic strong reflection waves. Multiple-reflection wave groups of high amplitude, low frequency, and equal distance indicate the side wall of the cave. The bottom interface of the cave is not obvious, although when the bottom part of the cave is filled with water or clay, silt, sand and gravel material. The bottom of the reflection wave will be enhanced. When the cave is filled with material, the electromagnetic wave energy decays rapidly, the high-frequency part is absorbed, and the reflection is mostly low frequency wave. The characteristics of radar images of the slurry distribution area are obvious in the grouting zone. A horizontal direction results in arc-shaped distribution, and a vertical direction has more regular distribution. The results of the study are helpful in the exploration of karst caves and soil caves, and the evaluation of the effect of grouting treatment in mitigating karst collapse. 相似文献
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隧道穿越岩溶区施工中,既有隐伏溶洞因其具有的隐蔽洞使得在工程上不能事先采取安全措施,易遭受猝不及防的破坏,给隧道施工和运行造成了很大的安全隐患,危害性较大。针对隧道穿越岩溶区大部分常见中、小尺度既有隐伏溶洞引起的岩溶隧道稳定性问题,采用数值试验方法,系统分析了隧道顶部不同尺度和距隧道不同距离的既有隐伏溶洞对圆形隧道围岩应力、位移和支护结构内力的影响,分析了隧道顶部既有隐伏溶洞引起的隧道围岩塑性区的变化特征。在数值试验基础上,对顶部隐伏溶洞引起的隧道位移变化规律内在机制进行分析。研究表明,一定范围内的大尺度既有顶部隐伏溶洞将引起隧道位移的增加和隧道围岩拉应力的增加。研究结果可为岩溶区隧道建设提供必要的技术支持,对岩溶区隧道设计与施工的科学化、定量化具有直接的推动意义。 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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塔河油田岩溶峡谷区发育大型岩溶洞穴型储集层,勘探效果较好。基于三维地震资料、钻井资料,并结合地震属性提取技术,对地下岩溶洞穴系统、古地貌、古水文系统进行精细刻画,探讨洞穴形成机理,进而总结洞穴发育模式。研究结果表明: (1)峡谷上游段地表水垂向侵蚀作用强烈,峡谷失去了排水功能演变为干谷,下游段水动力条件减弱。(2)峡谷区岩溶洞穴类型划分为暗河洞穴、峡谷—断裂双控型洞穴。暗河洞穴主要发育在峡谷上游段,与峡谷呈“映射”关系。峡谷—断裂双控洞穴发育于峡谷两侧,垂向上具有多层性特征。(3)综上探讨峡谷区岩溶洞穴形成机理,认为较充足的水源补给条件以及水流强烈的垂向侵蚀溶蚀作用控制了暗河洞穴发育,多期次排泄基面下降以及断裂系统共同控制峡谷—断裂双控洞穴的发育。结合现代恩施地区洞穴系统特征,提出了峡谷地区洞穴发育模式,为下一步洞穴储集层预测和勘探实践提供理论借鉴。 相似文献
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微动HVSR(Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio)法是一种简单有效的被动源地震勘探方法,当测点下方介质存在明显的速度变化时,HVSR曲线会呈现相应的异常形态。为探索该方法在岩溶区探测地下河管道和溶洞的有效性,选择桂林毛村地下河流域内的大岩前村作为研究区,并在此开展野外试验。研究区发育有一条地下河管道,通过精准的洞穴测量,获得了此地下河管道的平面位置和洞高等信息。在研究区的地下河管道上方地面布设3条物探测线,均进行微动HVSR法测量,并用探地雷达法测量作对比。结果表明,两种物探方法的异常位置与测线下方地下河管道的实际平面位置基本一致,证明微动HVSR法可作为一种有效的地下河管道和溶洞探测方法。 相似文献
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在收集各类资料和实地调查的基础上,运用ArcGIS软件定量分析了鄂西南溶洞旅游资源的空间分布特征,总结出鄂西南溶洞旅游资源在鄂西南10个县（区）都有分布,平面上集中分布在清江、溇水、酉水和唐崖河等主要河道干流近岸地带2 500 m的范围内和其支流近岸地带1 800 m的范围内,在垂向上形成低海拔溶洞、中低海拔溶洞、中海拔溶洞、中高海拔溶洞和高海拔溶洞5级的阶梯状分布特征。 相似文献
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