越岭长大公路隧道地质预报中的关键技术问题研究

论文摘要

随着我国基础设施建设的高速发展和西部大开发的不断推进，大量深埋越岭长大隧道工程纷纷上马，特别是用于公路交通的越岭长大公路隧道得到了前所未有的发展，遇到的地质条件也越来越复杂。因此，在越岭长大公路隧道建设中进行系统的地质预报研究不仅必要而且紧迫，不仅具有现实的工程意义而且具有很强的理论价值。本文紧密结合雪峰山公路隧道工程的实践，从勘察到施工贯穿工程的整个过程，以地质分析为主线，通过现场监测、室内试验、数据处理和数值模拟等手段，对越岭长大公路隧道地质预报中地质结构、围岩分类、地应力场、水动力场、施工地质灾害的预测预报等几个关键技术问题进行较为系统的研究，初步建立了一套越岭长大公路隧道地质预报的技术方法体系。论文的主要研究内容和研究成果可以概括为以下几个方面。 (1)在阐述国内外隧道工程地质预报研究现状的基础上，指出了存在的不足和发展趋势。 (2)在明确“地质预报”概念的基础上，根据越岭长大公路隧道的自身特点，首次将其的地质预报划分为勘察和施工两个阶段，分别称为勘察阶段的超前预测和施工阶段的实时预报，并指出了超前预测和实时预报的含义、目的、任务等。 (3)结合依托工程的自身特点，在越岭长大公路隧道的勘察阶段，就对地质结构和围岩分类、地应力场、水动力场、岩爆的超前预测及涌水量估算等问题进行了针对性研究。后经施工证实，勘察阶段的分析和超前预测结果是基本准确的。 (4)在勘察阶段超前预测的基础上，以提高预报的准确程度为目标，在越岭长大公路隧道施工阶段的实时预报中，建立了以地质分析为主线，以一些简便、快速、有效的测试方法和预报手段为主，辅以其它常规预报方法开展综合预报的研究思路，对围岩类别的判别和调整、地质结构和施工地质灾害的实时预报进行了系统地研究，取得了较好的效果。 (5)在研究中，改进和完善了“同心管式多点位移计(TMS)”和“改进型(W型)门塞式应力恢复法”这两种现场测试方法；概括出了一套越岭长大公路隧道施工期间围岩类别智能化判别和动态调整的工作思路和工作方法。 (6)通过本论文的研究，并借鉴其它同类工程的成功经验，初步构建出了一套适合于越岭长大公路隧道地质预报的技术方法体系。

论文目录

第一章前言

1.1 研究意义及选题依据

1.2 国内外研究现状

1.2.1 主要地质条件预测预报研究现状

1.2.2 主要施工地质灾害预测预报研究现状

1.2.3 存在的问题及发展趋势

1.3 主要研究内容、研究思路和技术路线

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 研究思路

1.3.3 技术路线

1.4 研究特色和主要成果

第二章研究区工程环境地质条件

2.1 地形地貌

2.2 地层岩性

2.3 地质构造

2.3.1 区域地质构造

2.3.2 场地地质构造

2.4 水文地质条件

2.5 地震

第三章地质预报中的几个基本问题

3.1 地质预报的概念

3.2 越岭长大公路隧道的特点

3.3 越岭长大公路隧道地质预报的阶段划分

3.3.1 勘察阶段的超前预测

3.3.2 施工阶段的实时预报

第一篇勘察阶段的超前预测研究

第四章地质构造和围岩分类中的几个问题

4.1 地质构造中的几个问题

4.1.1 断层、褶皱及节理裂隙的发育分布

4.1.2 主要断层的基本特征

4.1.3 雪峰山构造带的宏观特征

4.2 围岩分类中的几个问题

4.2.1 围岩分类研究现状概述

4.2.2 《公路隧道设计规范》（JTJ026-90）围岩分类简介

4.2.3 雪峰山隧道围岩类别划分

第五章地应力测试与分析研究

5.1 地应力测试方法概述

5.2 雪峰山隧道地应力测试

5.2.1 水压致裂法测试成果与分析

5.2.2 Kaiser效应测试成果与分析

5.2.3 数值模拟结果与分析

5.3 地应力场发育分布的基本规律

第六章施工地质灾害的超前预测

6.1 岩爆问题的超前预测

6.1.1 地质综合分析预测

θ/Rb判据预测'>6.1.2 σ_θ/Rb判据预测

6.1.3 两种方法综合预测结果

6.2 大变形问题的超前预测

6.2.1 地质综合分析预测

6.2.2 切向应变预测

6.3 涌水量的估算

6.3.1 地下水动力学法

6.3.2 大气降水入渗系数法

6.3.3 地下水径流模数法

6.3.4 雪峰山隧道涌水量宏观评价

第七章勘察阶段超前预测小结

7.1 超前预测小结

7.1.1 地质结构和围岩分类

7.1.2 地应力场

7.1.3 施工地质灾害超前预测

7.2 超前预测结果同实际情况对比

7.2.1 地质结构和围岩分类

7.2.2 地应力场

7.2.3 施工地质灾害

7.3 值得总结的几点经验

第二篇施工阶段的实时预报研究

第八章雪峰山隧道施工阶段地质预报方法概述

8.1 常规预报方法

8.1.1 地质分析法

8.1.2 常规监控量测法

8.1.3 地球物理方法

8.2 专门预报方法

8.2.1 断层错动机制解法

8.2.2 硐壁应力现场测试

8.2.3 氡气测试

8.2.4 同心管式多点位移计（TMS）测试

第九章围岩分类及断裂构造带实时预报

9.1 施工中围岩类别的智能化判别和调整

9.1.1 施工跟踪地质调查和围岩类别核查

9.1.2 神经网络智能化判别的理论基础

9.1.3 智能化判别程序设计

9.1.4 应用实例

9.2 断裂构造带的实时预报

9.2.1 断层或断层破碎带的预报

9.2.2 大型韧性剪切带的预报

第十章主要施工地质灾害实时预报

10.1 塌方预报

10.1.1 块体塌方预报

10.1.2 软岩塌方预报

10.2 涌水预报

10.2.1 宏观涌水量的核查

10.2.2 雪峰山隧道涌水硐段实录

10.2.3 实时预报实例

10.3 岩爆问题预报

10.3.1 地质分析预报

θ/Rb判据预报'>10.3.2 σ_θ/Rb判据预报

10.3.3 施工开挖揭示情况

10.3.4 预报结果与实际情况对比分析

10.4 大变形问题预报

10.4.1 地质分析预报

10.4.2 大变形趋势预报

10.4.3 数值模拟预报

10.4.4 已开挖硐段的预报实例

10.4.5 未开挖硐段的预报实例

第十一章施工阶段实时预报小结

11.1 围岩类别的智能化判别和调整

11.2 断裂构造带的实时预报

11.3 施工地质灾害预报

11.3.1 塌方预报

11.3.2 涌水预报

11.3.2 岩爆预报

11.3.4 大变形预报

第三篇认识、结论与展望

第十二章公路隧道地质预报技术方法体系构建

12.1 概述

12.2 技术方法体系的构成

12.2.1 监测与测试系统

12.2.2 信息处理、模拟及分析系统

12.2.3 地质预报系统

12.2.4 反馈与辅助决策系统

12.3 体系的实施

第十三章主要认识与结论

13.1 主要认识

13.1.1 公路隧道地质预报是一个开放的复杂巨系统

13.1.2 公路隧道地质预报的发展趋势

13.2 主要结论

13.3 展望

致谢

参考文献

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