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岩溶隧道突涌水危险性评价的属性识别模型及其工程应用 总被引：6，自引：0，他引：6
岩溶突涌水是岩溶地区隧道建设中的主要地质灾害之一,为有效控制岩溶隧道突水涌泥风险、确保隧道建设安全,基于属性数学理论建立了岩溶隧道突涌水危险性评价的属性识别模型。首先,根据隧址区岩溶水文地质及工程地质条件,选取地层岩性、不良地质、地下水位、地形地貌、岩层产状、可溶岩与非可溶岩接触带及层间与层间裂隙等作为属性评价的一级指标,其中不良地质情况分为含水构造、岩溶水系统和断层破碎带3个二级指标。通过对典型岩溶隧道突涌水实例的系统收集与整理分析,采用频数统计法确定一级评价指标所占权重;采用层次分析法构造判断矩阵确定二级评价指标的权重;其次,对评价指标进行属性测度分析,通过构建各评价指标的属性测度函数以计算单指标属性测度及样本综合属性测度;最后应用置信度准则对隧道突涌水危险性进行属性识别。在工程应用中,采用建立的属性识别模型对三峡翻坝高速公路鸡公岭隧道突涌水危险性进行评价,评价结果与现场施工情况吻合较好,为岩溶隧道突涌水危险性评价提供了一种有效途径。 相似文献
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基于功效系数法的岩爆烈度分级预测研究 总被引：9，自引：1，他引：8
岩爆是高地应力区岩质隧道施工过程中经常发生的工程地质灾害,对其发生的可能性及其烈度分级预测一直是隧道工程世界性难题之一。基于功效系数法的基本原理,在综合考虑岩爆的关键影响因素基础上,选取?θ /?c 、?c /?t、Wet和Is作为评价因子,建立了一种新的岩爆烈度分级预测模型。利用国内外典型岩爆工程实例对所建模型进行检验,判别结果与实际岩爆等级相符,且与集对分析法和可拓方法判别结果基本一致,表明运用功效系数法对岩爆烈度进行预测是合理的、可行的。再运用功效系数法对苍岭隧道岩爆危险性进行判别,预测结果与实际情况一致,说明基于功效系数原理的岩爆预测新方法具有较高的准确性和可靠性,且简单、易懂、可操作性强,具有良好的工程应用前景。 相似文献
3.
针对当下岩溶隧道涌水灾害评价方法存在的问题和岩溶隧道岩溶涌水灾害危害极大的现状,为防控岩溶隧道施工涌水灾害,提出一种基于云模型的岩溶隧道涌水灾害安全评价方法。选取自然地理、不良地质和工程技术3个方面的27项指标,建立了岩溶隧道涌水灾害风险分级的评价指标体系;通过云模型正向正态云发生器得到综合评价数字特征并生成云滴图,再由最大隶属度计算结果确定评价等级;实际应用表明,评价降低了部分主观因素的影响且无需庞大数据库进行反复运算确认,评价结果与实际基本吻合,为岩溶隧道涌水灾害风险评价提供了一条新途径,可为岩溶隧道涌水防控工程措施决策提供依据。 相似文献
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西南某山区高速公路岩溶隧道的涌水灾害危险性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
西南某山区高速公路越岭岩溶隧道所处区域地质环境条件复杂,全段不仅存在通过岩溶进行地下水近、远程补给而发生涌水突泥的风险,而且勘察发现进口段存在岩溶管道与临近龙湖存在水力联系,存在湖水倒灌的风险。因此,本文以隧道近场区地质建造和构造改造格架为分析物质基础,以地质作用过程机制为分析方法,通过调查、物探及钻探等手段基本查明隧址区环境地质条件,在此基础上建立水文地质原型,对地下水、地表水的补径排关系和渗流场特征,及岩溶空间展布特征展开分析研究,定性到半定量地进行了隧道涌水危险性预测评估,并以评价成果为依据对原隧道平纵布置进行了调整,以进一步降低建设和运营期间的涌水突泥危险性。 相似文献
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《岩土力学》2020,(Z1)
将10余种常见的突涌水灾害防突厚度计算方法分类归纳,并与隔水岩体破坏和充填结构失稳两大类突涌水灾害类型对应统一。对于隔水岩体破坏型突涌水,按照力学模型和适用对象的不同将计算公式归类划分为完整岩体型与裂隙岩体型两类,改进了裂隙岩体三区模型的最小安全厚度计算公式,对比了不同工况下各个公式的计算结果,表明适用于完整岩体的三维岩柱剪切模型和适用于裂隙岩体的单裂纹扩展三区模型与工程经验公式一致性较好,具有更好的准确性和适用性。对于充填结构失稳型突涌水,颗粒受力启动适合于作为充填介质渗透失稳开始的标志,流体流态转变可作为失稳发生的临界判别标准。最后,文中对理论分析、数值模拟、模型试验与工程类比等方法的适用条件、判断标准与优缺点做了系统的评价,可为实际工程中监控物理量的选择、临灾状态的识别与灾害预警提供参考。 相似文献
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隧道水害危险性评价是一个非线性复杂的不确定系统问题。首先,针对其评价指标参数具有不确定性、模糊性和随机性等特点,在充分考虑岩溶隧道水害危险性评价指标关联性的基础上,提出了基于Jousselme距离的指标信度测度动态赋权理论,实现不同的实例、不同的指标实测值对整个系统的动态赋权,降低实际工作中由于指标实测值误差或错误导致评价结果偏差的风险;其次,运用云理论优化集对联系度,与所得权重加权得出系统综合云联系度,并与等级评价区间期望加权平均得到危险值,同时生成对应的等级云图判定隧道水害危险性等级,进而判定岩溶隧道水害危险状态,实现水害危险等级判定的可视化;再次,基于大气降水为岩溶隧道水害主要来源的视角,选取年均降水量、入渗系数、汇水面积、渗透系数和单位涌水量5项指标作为集对云评价指标,并以6条典型岩溶隧道为样本数据进行模型检验,发现评价结果与其他方法的评价结果相吻合,证明了该模型的可靠性和有效性。最后,将模型应用于京珠高速公路媲双坳岩溶隧道水害事故中,评价结果与实际情况相符,采取与评价等级相对应的处治措施,取得了良好的水害治理效果,表明该模型具有工程实用价值,评价流程可操作性强,为岩溶隧道水害的预测和防治提供参考。 相似文献
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地下工程涌突水是影响工程施工及运行的一个重要问题,目前对水电站地下工程涌突水危险性评价的研究较少。本文以自一里水电站为例,参考已有且较为完善的岩溶隧道涌突水及非可溶岩长深隧道涌突水的危险性评价方法,从地下水通道和地下水来源(补给)两个涌突水控制因素入手,综合分析各项要素,对自一里电站地下硐室的涌突水危险性进行初步分区。结果表明:自一里电站厂址区整体涌突水危险性较低,但在局部地段有发生涌水的可能。厂址区硐室按照涌突水危险性高低可分为较高危险区、中等危险区和低危险区。 相似文献
9.
某艰险山区铁路隧道是重要的控制工程，区域构造运动活跃、工程地质环境极为复杂，需穿越上三叠统波里拉组灰岩条带，岩溶突涌水问题突出。为了准确评价隧道涌突水的危险性，通过地质调绘、深孔钻探等手段，对隧道水文地质特征进行精细的调查和深入的分析，探明隧道岩溶发育特征及范围，将隧址区地下水径流系统分为局部表层、浅层和区域深层径流系统，并遵循多元、多层次的分析评价思路，选取不同评价指标，构建非可溶岩段和可溶岩段隧道涌突水危险性评价体系。评价结果显示，隧道涌突水问题总体以较低危险性为主，高和极高危险段仅约占隧道总长的4%和1%，主要受控于波里拉组灰岩条带和额艾顿断裂带。 相似文献
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隧道岩溶突水、突泥危险性评价初探 总被引：4，自引：2，他引：2
通过对渝怀线圆梁山隧道等近20座隧道岩溶突水、突泥机制的深入研究,在充分考虑方法可操作性、适用性,定性与定量评价相结合的基础上,提出了“隧道突水、突泥危险性分级体系”。建立起了以可溶岩的物质结构、地质构造条件、场效应条件、其它条件因素为一级评价指标,以断裂破碎带宽度、承压水压力条件、地形地貌特征、隧道埋深等13个影响因素为二级指标的评价体系。用层次分析法确定了各因素的权重,采用定性、定量相结合的方法确立了各指标的隶属度,并根据隧道突水、突泥危险性级别制定了相应的防治措施。最后以圆梁山隧道毛坝向斜段为例,对隧道突水、突泥危险性进行了分级评价。结果表明,毛坝向斜段隧道突水、突泥极危险区长度为992 m,约占该段总长的54.07%。 相似文献
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海底隧道涌水量数值计算的渗透系数确定方法 总被引：1，自引：0，他引：1
海底隧道的建设往往伴随着高风险,而水害则是海底隧道建设期间风险最主要的来源之一,隧道涌水对施工安全与建成后的运营成本控制有着重要影响,因此,对海底隧道进行涌水量预测便显得尤为重要。数值计算方法是当前涌水量预测中应用最广的方法之一,而计算涌水量过程中最关键的问题之一是渗透系数的确定。以青岛胶州湾海底隧道工程为背景,通过数值计算、模型试验与现场监测数据分析等手段相结合的方法,对海底隧道建设期涌水量的预测进行了研究。首先进行海底隧道开挖后涌水量现场监测,得到开挖后涌水量变化曲线;再采用数值计算方法对围岩渗透系数的取值进行反分析,对渗透系数进行不断修正,并在数值计算中成功拟合实测涌水量曲线,所得到的渗透系数即为数值计算中应采用的合理渗透系数。在结合试验段地质情况的基础上将合理渗透系数与前期地勘压水试验得到的渗透系数进行比对,得到两者之间的关系。并通过模型试验的手段对以上结论进行验证。将其应用到海底隧道的涌水量预测中,通过正演数值计算预测围岩相似洞段的涌水量,其结果对海底隧道涌水量预测有一定的参考意义。 相似文献
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岩溶隧道涌突水灾害危险性评价指标体系及量化取值方法 总被引：1，自引：0，他引：1
深入分析了岩溶隧道施工过程中涌突水灾害的超前预测预报及风险评价体系的研究现状,提出了国内外关于岩溶隧道涌突水灾害的超前预测预报尚处于探索性研究阶段、如何提高预测预报的精度成为长大深埋隧道施工中涌突水灾害防治最为迫切、最为关键的问题。采用理论分析与实例统计相结合的方法,查明了岩溶隧道涌突水灾害的孕灾环境与主要致灾因子,选取“岩石可溶性、地质构造条件、地表汇水强度、地下水循环交替强度、隧道与地下水位的相对位置关系”5个评价因子,建立了岩溶隧道涌突水灾害危险性预测评价指标体系,并采用定性与定量化相结合的方法,重点对评价指标的量化取值方法进行了研究。 相似文献
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突水是复杂地质区域隧道修建时常见的地质灾害。掌子面前方隔水岩层是阻止突水发生的重要安全屏障。本文主要对隧道前方隔水层临界安全厚度的确定方法进行研究。首先基于Mohr-Coulomb破坏准则构建了隔水岩层剪切破坏力学分析模型并得到相应的隔水岩层安全厚度的计算公式;其次,对于深埋隧道,构造应力场对水平应力影响更明显,通过理论分析以及安全性角度分析,发现利用竖向应力计算法向应力更合理;然后,考虑隧道开挖对初始地应力的影响,对上述模型做了进一步的改进;最后,结合跃龙门隧道工程突水灾害的特点,利用区间非概率可靠性以及概率分析两种方法对隔水岩层厚度进行分析,并与现场实测结果进行对比验证。工程案例应用结果表明本文所提出的计算模型是有效的。本文的研究成果既是对现有的临界隔水岩层厚度的知识体系进行补充和完善,也可为后续的风险评估、风险对策的制定提供辅助信息。 相似文献
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Dekang Zhao Qiang Wu Fangpeng Cui Hua Xu Yifan Zeng Yufei Cao Yuanze Du 《Hydrogeology Journal》2018,26(7):2327-2340
Coal-floor water-inrush incidents account for a large proportion of coal mine disasters in northern China, and accurate risk assessment is crucial for safe coal production. A novel and promising assessment model for water inrush is proposed based on random forest (RF), which is a powerful intelligent machine-learning algorithm. RF has considerable advantages, including high classification accuracy and the capability to evaluate the importance of variables; in particularly, it is robust in dealing with the complicated and non-linear problems inherent in risk assessment. In this study, the proposed model is applied to Panjiayao Coal Mine, northern China. Eight factors were selected as evaluation indices according to systematic analysis of the geological conditions and a field survey of the study area. Risk assessment maps were generated based on RF, and the probabilistic neural network (PNN) model was also used for risk assessment as a comparison. The results demonstrate that the two methods are consistent in the risk assessment of water inrush at the mine, and RF shows a better performance compared to PNN with an overall accuracy higher by 6.67%. It is concluded that RF is more practicable to assess the water-inrush risk than PNN. The presented method will be helpful in avoiding water inrush and also can be extended to various engineering applications. 相似文献
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In order to improve the accuracy of floor water inrush assessment, the risk prediction model of floor water inrush was established by combining the principal component logistic regression analysis (PCLRA) and GIS spatial geographic analysis. In this paper, the geological data of Pandao coal mine was taken as the engineering background. First of all, main controlling factors of floor water inrush were determined and quantified. Next, PCLRA was used to determine the weight of each factor and establish the mathematical model for predicting the floor water inrush. And then, GIS’s spatial analysis and data processing function was used to draw related single factor thematic maps. Related thematic maps were weighted superposed to draw a floor water inrush zoning map based on PCLRA mathematical model. The study areas were divided into five levels by Jenks optimization method and vulnerability index initial model. And the corresponding threshold range was determined. The results show that (1) the high sensitivity factors in floor failure depth were added to evaluate the water inrush, and the fault fractal dimension was used to replace the fault structure related factors, and the main controlling factors of floor water inrush are more comprehensive; (2) the fitting degree of PCLRA model is high and the test accuracy is 83.3%; (3) the prediction results were well fitted to the actual position of water inrush (three water inrush points are located in the dangerous area, and two water inrush points are located in the relatively dangerous area). 相似文献
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浅埋隧道塌方地质灾害成因及风险控制 总被引：1，自引：0，他引：1
塌方是浅埋隧道施工过程中的主要地质灾害之一,利用风险动态评估模型及风险规避方法进行实时控制是确保隧道施工安全的有效途径。首先,采用洞内外相结合的地质调查方法,分析隧址区地质特征及塌方灾害风险诱因,并建立浅埋隧道塌方风险模糊层次评价模型,进行基于孕险环境的静态风险评估;其次,根据隧道施工过程中揭露的动态信息,对孕险环境进行动态修正,并汲取大气降水、开挖支护措施及监控量测等施工信息,进行隧道施工过程中的动态风险评估;最后,基于动态评估结果提出了风险规避方法,通过对施工方案的审核和优化,达到逐渐降低隧道施工风险、规避地质灾害的目的。该方法成功应用于宜巴高速公路段家屋隧道施工过程中,有效地规避了塌方地质灾害的发生,可为同类工程所借鉴。 相似文献
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Shaoshuai Shi Xiaokun Xie Lin Bu Liping Li Zongqing Zhou 《Environmental Earth Sciences》2018,77(4):141
Water inrush is one of the typical geological hazards that may occur during tunnel construction in a karst area. In this paper, a potential model is established based on attribute mathematics, to assess the risk of water inrush. First, the CaCO3 content of regional strong karst, thickness of the regional strong karst layer, groundwater recharge area, discharge of groundwater, average temperature characteristic, groundwater level, groundwater cycle characteristic, surface karst morphology, fault structure, fold structure, and monoclinal structure are chosen as evaluation indexes of water inrush based on the principles of scientificity, rationality, operability, and representativeness. Second, the objective weight calculation formula is used to calculate the weights of the evaluation indices, and attribute measurement functions of each evaluation index are constructed to reckon the attribute measurement of a single index and synthetic attribute measurement. Lately, the identification and classification of water and mud inrush hazard in tunnels have been performed using a confidence criterion. In this paper, hazard level is graded as one of four types. The hazard-based assessment methodology is applied to the construction site of the Jigongling Tunnel along the entire Fanba Expressway route, and the findings are compared against the site’s actual situation. The results of the engineering practice show that the evaluation result is consistent with the actual construction situation; thus, the method can provide scientific guidance for tunnel construction units. 相似文献
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地应力是影响矿井突水的重要因素之一,是存在于地壳中的重要能量场条件。采用现场应力解除法对开滦矿区多个矿井进行了地应力测试,分析了研究区现今地应力分布规律,在此基础上,建立了煤层底板突水危险性与岩石力学性质及地应力之间的相关关系和模型,对范各庄矿12煤层底板和东欢坨矿12-2煤层底板突水危险性进行了评价。研究结果表明,本区地壳浅部现代地应力作用较强,整体处于近东西向挤压应力场中,在挤压应力作用下,煤岩层应力状态主要表现为水平主应力大于垂直主应力,原岩应力主要由构造应力和自重应力场构成。煤层底板突水危险性受岩石力学条件和地应力所控制,当岩石破裂压力大于水压（Pf〉Pw）,则不产生突水;若岩石破裂压力小于水压时,则有可能突水。当承压水的水压（Pw）小于最小水平主应力（σhmin）时,不会产生突水。只有当承压水的水压（Pw）大于最小水平主应力（σhmin）时,存在突水危险性。范各庄矿12煤层底板和东欢坨矿12-2煤层底板破裂压力（Pf）和最小主应力（σhmin）均大于其底板岩体承受的水压（Pw）,本区在无构造破坏卸压条件下是不会发生底板突水的。 相似文献
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随煤层开采深度的不断增加,煤矿生产过程中面临着复杂的突水机理和多变的突水主控因素,且各因素间相互联系的不确定性,使底板突水预测的难度不断增加。为准确预测底板突水危险性,针对底板突水的小样本、非线性问题,首先利用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)将网络随机赋值的初始权值和阈值初次优化,再选取搜索能力强、稳定性较好的麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)对权值和阈值进行二次寻优,从而建立SSA-GA-BP神经网络底板突水预测模型。分析整理山东省滨湖煤矿地质及水文地质资料,选取含水层水压、含水层厚度、隔水层厚度、断层密度、断层分维值、渗透系数、单位涌水量、底板破坏深度共8个因素,作为预测底板突水的主控因素,绘制各主控因素3D映射投影曲面图;利用Surfer软件中的克里金插值法提取50个数据点作为模型的输入样本(分为训练集40个,测试集10个),对模型进行训练学习,训练误差精度达到要求后,对滨湖煤矿3个未开采工作面的12个数据点进行突水危险性预测。为了验证所建模型的准确性,利用BP、GA-BP、SSA-GA-BP这3种模型对测试集进行预测;为避免模型仅与BP网络预测对比的片面性,同时选取以熵权法确定权重的模糊综合评判法对测试集进行预测;将各网络模型及方法的预测结果与实际值进行对比分析。结果表明:基于SSA优化的GA-BP神经网络模型突水预测误差较小,预测结果准确率更高,为矿井水害预测预报提供了科学的评价方法和理论依据。 相似文献