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10 月 13 日至 16 日,以"系统修复·智慧防灾·韧性安全"为主题的第二届山水林田湖草沙生态修复暨地灾防治技术创新大会在西安成功举办.大会由工程创面生态修复绿色产业发展平台、长安大学、中国地质大学(北京)自然资源战略发展研究院、中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司、中铁第一勘察设计院集团有限公司、陕西省交通规划设计研究院有限公司主办,极端环境岩土和隧道工程智能建养全国重点实验室、生态修复与固废再生产学研联合实验室、江西飞尚科技有限公司承办,设置开幕式、特邀报告、主题报告和地灾防治、生态修复两个专题会场及青年论坛、实地考察等板块.来自地质勘查、自然资源、水利、交通、应急管理、生态环境等领域的400 余名专家学者和业界代表参会,围绕山水林田湖草沙一体化保护和系统治理、地质灾害防治技术创新展开深入交流研讨.工程创面生态修复绿色产业发展平台副主任委员薛云飞主持大会开幕式.
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隧道穿越断裂破碎带时,因岩体完整性差、岩性起伏不均,导致常规离散钻孔勘察存在"点状探测、孔间盲区"固有缺陷,难以精准刻画断裂破碎带空间形态与破碎程度.为解决复杂断裂破碎带精细化勘察难题,以福州地铁4 号线过江隧道中的断裂破碎带为对象,采用地震波跨孔 CT 技术进行补充勘察探测.结果表明,该技术可精准刻画断裂破碎带空间边界、厚度及内部非均质特征,有效区分完整岩体、中等破碎硬岩、强风化岩层及孤石分布范围;经现场验证和钻孔校核,探测成果与实际地质情况高度吻合,综合解译误差低于2%,为后续盾构施工提供了精准的地质依据.本次工程实践成果可为断裂破碎带等不良地质体的精准探测提供技术参考.
地震波跨孔CT断裂破碎带地铁隧道补充勘察
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[目的]铁路隧道穿越水库区富水断层时,突涌水灾害风险极高.受水域阻隔,常规物探难以实施,存在勘察盲区;单一物探方法多解性突出,无法精准判定断层分布、富水特征及与水库的水力联系,预报精准度难以满足高风险隧道施工安全管控要求,亟需优化超前地质预报技术方案.[方法]以某穿越水库及逆断层的铁路隧道为工程背景,构建"地面半航空电磁法(GAEM)+掌子面地震波反射法(TSP)+瞬变电磁法(TEM)+靶向水平钻孔"立体综合预报体系.明确各方法在数据采集与成果解译中的协同要点:先以 GAEM 宏观圈定断层展布及其与水库空间关联性,再于掌子面采用 TSP 精细识别构造边界,以 TEM 判识含水特性,最后通过靶向水平钻孔对综合物探成果进行联合验证.[结果]采用该方法成功探明断层破碎带及富水核心区的空间位置,断层位置预报误差<2 m,富水核心区涌水位置误差<1 m,物探解译成果与钻探及开挖揭示的地质情况高度吻合.[结论]该立体综合预报体系有效填补水库水域勘察空白,显著降低单一物探方法的多解性.基于 GAEM 揭示的低阻带空间连续性、钻孔涌水持续稳定、隧道与水库高差条件及断层高渗透性等证据,形成支持水力联系推断的间接证据链.
铁路隧道超前地质预报半航空电磁法地震波反射法瞬变电磁法
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[目的]构造混杂岩带特殊地质环境中,巨厚石膏地层致灾机理复杂、病害演化规律不清,同时缺乏成套专项防控技术体系,严重制约隧道工程施工建设与长期运维.依托澜沧江断裂构造混杂岩带铁路隧道工程,剖析混杂岩带内石膏地层工程危害特征,并提出针对性防治技术对策.[方法]综合采用现场地质调绘、钻探取样、室内力学试验及工程案例对比分析相结合的多元研究手段,系统查明研究区段石膏地层的空间展布特征、物质组分结构、水文地质赋存条件及物理力学特性参数,深入揭示石膏地层诱发的四类典型隧道病害发育规律,阐明多因素耦合作用下的隧道致灾机理.[结果]MKS 隧道石膏有害地层总长 530 m,厚度 18～42 m,平均厚 30.5 m,矿物组成以硬石膏为主,平均占比达80.2％,二水石膏平均占比19.8％;该石膏地层遇水劣化特性显著,岩体软化系数均值为 0.68,自由膨胀率均值达 53％,属于中强膨胀性岩体,且区域地下水为 SO42--Ca2+型,硫酸根离子平均浓度1 515 mg/L,远超混凝土抗侵蚀极限浓度,多重因素耦合易引发溶蚀空洞、结构膨胀变形、硫酸盐侵蚀、岩体失稳等多级工程病害,且危害程度显著高于常规完整地层石膏.[结论]基于上述研究成果,构建涵盖施工前期勘察优化、施工期水环境管控与支护加固、运营期监测养护的全周期综合防治对策,明确不同围岩等级石膏段隧道预留变形量、支护参数、抗腐材料配比等关键技术指标.研究结论有效弥补构造混杂岩带石膏地层工程病害防控的技术短板,可为同类复杂地质条件下隧道工程的安全建设与长期运营稳定提供理论支撑与工程参考.
铁路隧道构造混杂岩带石膏工程危害溶解特性膨胀特性防治对策
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[目的]探明江阴靖江长江隧道场区胶结物工程地质特性,明确其空间分布、物质组成与力学强度规律,为隧道设计及盾构施工提供地质数据支撑.[方法]依托工程勘察钻孔资料,统计胶结物平面与深度分布特征;采用 X 射线粉晶衍射、扫描电镜(SEM)和化学成分检测相结合的试验手段,明确钙质胶结物的矿物成分与化学组成;通过室内点荷载强度试验建立抗压强度与埋深的相关关系.[结果]该工程区胶结物以泥质和钙质胶结为主,平面分布呈南岸多北岸少、水域多陆域少的特征;地表以下15～30 m 以泥质胶结为主,35～85 m 以钙质胶结为主,共存在4 个密集分布区;钙质胶结物主要由方解石和石英构成,化学成分以 CaO 和 SiO2 为主(二者之和>60％);钙质胶结物抗压强度范围为 45～65 MPa,整体抗压强度较高,且随深度增加呈线性增长.[结论]钙质胶结物在盾构区间埋深范围内局部富集且强度较高,对盾构掘进的影响不可忽视,建议在刀盘选型及施工参数优化中充分考虑其分布规律和强度特征.
隧道工程胶结物空间分布成分组成强度特征
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为解决岩溶地区高速公路隧道勘察精度不足与施工风险高的问题,提出基于高密度电阻率法的岩土勘察技术及分阶段风险防控体系.该技术通过"滚动扫描+多层探测"温纳装置与拉普拉斯方程反演,实现溶洞等异常体精准识别.西南某隧道应用显示,勘察技术圈定120-200 m深度溶洞区,风险防控使初期支护围岩变形速率降超82％,二次衬砌后降超79％,运营1年仍保持62.5％以上降幅,验证了技术体系的有效性,为同类工程提供借鉴.
岩溶地区高速公路隧道岩土勘察高密度电法风险防控体系
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中亚高山地区气候、地形及地质条件特殊,隧道工程水文地质勘察难度大,涌水量计算参数选取及方法适用性具显著地域特征.以中亚高山地区某隧道为研究对象,系统开展隧址区水文地质勘察,梳理地下水类型、含水岩组划分及补径排条件等核心特征,采用大气降水入渗法、地下水径流模数法和地下水动力学法 3 种方法计算隧道涌水量并对比其适用性.结果表明:隧址区地下水主要赋存于松散岩类孔隙及基岩裂隙孔隙中,整体呈现弱富水性特征,其补给来源主要为大气降水与高山冰雪融水,且水文地质条件受区域地质构造及地形地貌的综合管控作用明显;采用三种计算方法得出的隧道正常涌水量分别为 12 568.75 m3·d-1、12 503.38 m3·d-1和12 591.26 m3·d-1,综合考量隧址区深埋特性、承压水主导含水层类型及构造发育特点,大气降水入渗法的计算结果更贴合工程设计需求,雨季最大涌水量可按25 137.50 m3·d-1取值.
中亚高山地区公路隧道水文地质勘察涌水量计算
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成眉市域铁路眉山段盾构区间位于盐井沟气田构造带,浅层瓦斯富集,传统全孔勘察难以刻画瓦斯纵向分层赋存特征.论文以 AB 孔分层检测为核心,开展多项现场试验,探明瓦斯源自侏罗系蓬莱镇组气藏,沿断裂裂隙上移并富集于卵石层,划定 8处瓦斯富集区与 16 段瓦斯工区,YDK63+325～YDK63+505 断层带为高风险段.研究形成了浅层含气地层精细勘察体系,可指导隧道设计与盾构施工优化,降低瓦斯施工风险.
市域(郊)铁路隧道瓦斯浓度浅层瓦斯AB孔分层检测精细勘察
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金沙江大桥项目位于高寒、高海拔复杂艰险山区,地形地貌极为复杂,为混凝土工厂的建设带来了难题.文章为解决高寒、高海拔深山V形峡谷隧道和桥梁施工混凝土与砂石骨料生产、运输的安全性及可靠性问题,开展了局限空间混凝土工厂建设方案研究.首先,根据选定的建厂位置,系统分析厂区布置、混凝土运输以及环保等各方面问题,提出混凝土工厂总体布置方案;其次,对建厂位置进行地质勘察,对砂石骨料生产线、拌和站布置方式进行详细设计;最后,针对项目复杂环境问题,设计混凝土工厂数字化系统总体方案.该方案能够大幅降低运输成本与安全风险,解决混凝土保供及质量问题,为深山峡谷、高原地区大基建项目混凝土工厂建设提供参考.
混凝土工厂局限空间砂石骨料生产线拌和站数字化系统
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以鲁甸−巧家高速巧家特长极深分离式隧道为研究对象,隧址地处乌蒙山区复杂构造带,隧道最大埋深超1 600 m,区域构造挤压作用显著,地应力以水平构造应力为主,有限钻孔测点难以反映全域应力分布,为精准揭示隧址区三维初始地应力空间分布特征、完善深埋隧道地应力反演手段,依托勘察报告中K67+910 钻孔346～637 m深度范围内 6 组水压致裂原位地应力实测数据,系统分析深部岩体三向主应力随埋深的演化规律;采用MIDAS GTS NX有限元软件构建 2 400 m×2 400 m三维地质力学模型,选取地层勘察获取的多组围岩力学参数,分别开展位移约束边界、应力加载边界、混合边界、初始应变能理论边界 4 类边界条件的反演对比试验,筛选匹配实测应力场最优的边界加载方案,再将最优边界应用于全域模型完成地应力反演,并以相对误差±20%为精度标准,对比实测与反演应力值验证方法可靠性.现场测试表明,三向主应力随埋深近似线性增大,应力量级关系为最大水平主应力SH>垂直自重应力SV>最小水平主应力Sh,实测最大主应力优势方向NW32°;数值反演得到最大主应力集中于NW30°～35°,与实测方向高度吻合,各测点应力反演相对误差多控制在 15%以内,均处于允许误差区间,应力随深度增长趋势与实测规律统一,证明基于初始应变能理论的反演模型可靠.研究明确了 4 类边界条件各自适用场景与局限性,证实该应变能反演方法可同时实现自重与构造应力场重构,所得分布规律与量化数据能够为同类型超深埋高地应力隧道的地应力反演、围岩支护优化及施工地质灾害防控提供理论支撑与工程借鉴.
地应力分布规律边界条件反演分析数值模拟隧道乌蒙山区
