宜万铁路施工期隧道岩溶突水地质灾害形成规律与危险性评估方法研究

论文摘要

宜万铁路是穿越岩溶地区的重大铁路工程,铁路全长377公里,共有隧道159座,占正线比例60%。施工期的岩溶突水地质灾害是影响与控制施工安全的重要因素。论文以宜万铁路八字岭、野三关、大支坪、云雾山、马鹿箐、金子山、齐岳山和别岩槽八座典型岩溶区隧道工程为依托,开展了宜万铁路隧道施工期岩溶突水地质灾害的形成机理和危险性评价方法研究工作。1、通过现场调研和资料分析,系统调查和分析研究了八座隧道的岩溶发育基本状况和施工开挖揭露的岩溶发育基本特征,总结了隧道工程区的岩溶空间分布规律。2、调查分析了八座隧道施工期间遇到的重大地质灾害特征,研究了典型岩溶灾害发生的具体施工环境条件,发生地点的地层岩型、地质构造、地下水渗流等特征；3、研究了重大灾害发生的主要影响与控制地质因素,明确了构成隧道施工岩溶突水地质灾害基础条件的深埋大型岩溶造特征、褶皱形态、岩层及断层产状、岩溶地貌、地下水渗流途径等因素相关规律；4、研究了岩溶突水地质灾害特征和类型的划分,提出了按揭露岩溶管道中的涌～突水量大小、揭露岩溶管道涌～突水中物质成分、地下水或地下泥石流从岩溶管道突发时间性和岩溶灾害产生后果4个因素分别划分的岩溶突水地质灾害类型。提出了灾害性突水的量的计算方法,通过宜万铁路的工程实例进行了计算应用。5、提出了隧道施工期岩溶突水灾害危险性评价的地质机制分析法,研究了建立该方法应用的指导原则、评价程序和隧道进行了最危险地段的分析评价,评价成果在实际工程施工中得到应用与印证。6、研究了信息分析方法在岩溶突水地质灾害危险性评价中的应用利用综合分析法确定影响因子的权重,根据指数确定危险性等级,以宜万铁路隧道工程为例进行了实际应用研究；7、从岩溶地质灾害的地质特征指标研究出发,探索了隧道施工期间岩溶突水地质灾害系统研究方法和软件平台的设计实现。开发实现了岩溶突水地质灾害危险性的综合评价系统,建立了危险性评价综合分析指标体系。以宜万铁路隧道工程为例进行了实际应用研究；论文以宜万铁路岩溶突水地质灾害的现场调查为基础,研究了岩溶突水地质灾害的形成规律,建立了评价标准,探讨了地质机制分析和量化计算相结合的危险性评价方法,研发了综合评价系统。研究成果应用于工程实践,不仅对宜万铁路的具体工程建设防灾具有直接的作用,对今后岩溶地区的类似工程建设也有重要的指导意义。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 岩溶突水地质灾害研究现状
• 1.2.2 隧道工程岩溶突水灾害危险性评价研究现状
• 1.3 岩溶地质灾害领域存在的问题
• 1.4 主要研究内容与技术路线
• 2 研究区典型隧道岩溶发育基本特征调查研究
• 2.1 典型隧道岩溶地质条件
• 2.1.1 野三关隧道
• 2.1.2 八字岭隧道
• 2.1.3 齐岳山隧道
• 2.1.4 大支坪隧道
• 2.1.5 云雾山隧道
• 2.1.6 马鹿箐隧道
• 2.1.7 金子山隧道
• 2.1.8 别岩槽隧道
• 2.2 典型隧道工程岩溶位置特征
• 2.3 小结
• 3 岩溶突水地质灾害基本特征调查研究
• 3.1 一般性岩溶突水地质灾害调查
• 3.2 典型重大岩溶灾害点地质特征调查
• 3.2.1 马鹿菁隧道岩溶突水灾害
• 3.2.2 野三关隧道岩溶突水地质灾害
• 3.2.3 云雾山隧道岩溶突水地质灾害
• 3.2.4 齐岳山隧道岩溶突水地质灾害
• 3.2.5 别岩槽隧道岩溶突水地质灾害
• 3.2.6 大支坪隧道岩溶突水地质灾害
• 3.3 小结
• 4 岩溶管道空间分布规律
• 4.1 岩溶地质背景
• 4.1.1 云雾山隧道
• 4.1.2 齐岳山隧道
• 4.1.3 野三关隧道
• 4.1.4 大支坪隧道
• 4.1.5 马鹿箐隧道
• 4.1.6 别岩槽隧道
• 4.1.7 金子山隧道
• 4.1.8 八字岭隧道
• 4.2 隧道工程岩溶突水地质灾害危害度区划评价方法研究
• 4.2.1 危险段地质评价方法
• 4.2.2 岩溶灾害危险度分区评判方法
• 4.3 隧道工程岩溶突水地质灾害预警指标和级别研究
• 5 岩溶突水灾害类型及其条件研究
• 5.1 宜万铁路岩溶地质条件和隧道背景分析研究
• 5.1.1 宜万铁路隧道
• 5.1.2 宜万线隧道工程不良岩溶地质情况
• 5.2 宜万线隧道工程岩溶区域分布规律
• 5.3 宜万线隧道岩溶灾害影响因素分析
• 5.4 宜万铁路风险隧道分析
• 5.4.1 宜万线主要长大隧道工程
• 5.4.2 宜万线重点隧道工程
• 6 灾害危险性的地质机制分析方法
• 6.1 岩溶突水地质灾害危险性区划的数学模型
• 6.2 危险性区划指标的选择及评价权重研究
• 6.2.1 危险度区划指标因子选取及赋值
• 6.2.2 权重系数的确定
• 6.3 综合空间分析方法
• 6.4 基于GIS的岩溶突水地质灾害区段评价与危险区划系统
• 6.4.1 岩溶突水地质灾害危险度区划评价
• 6.4.2 岩溶突水地质灾害危险度区划结果
• 7 灾害危险性量化评价及预警
• 7.1 思路和方法
• 7.1.1 系统开发目标
• 7.1.2 系统设计思路
• 7.1.3 系统设计内容
• 7.1.4 系统工作流程
• 7.2 岩溶突水地质灾害监测预警指标体系标准化
• 7.3 图形综合管理系统
• 7.4 数据库管理系统
• 7.4.1 地质灾害信息数据类型
• 7.4.2 数据库组织结构设计
• 7.5 监测资料的预处理
• 7.5.1 监测预警标准
• 7.5.2 岩溶突水地质灾害发生前兆
• 7.5.3 超前地质预报预警分析
• 7.6 综合评判方法
• 7.6.1 分值的确定
• 7.6.2 权重的确定
• 7.6.3 常规数值评价方法
• 7.6.4 聚类分析法
• 7.7 分析与评价
• 7.7.1 评价指标体系
• 7.7.2 指标选取和计算
• 7.7.3 宜万铁路隧道地质灾害危险性的综合评价
• 8 灾害危险性综合评价系统
• 8.1 体系结构
• 8.2 功能模块
• 8.2.1 岩溶突水地质灾害信息数据建设
• 8.2.2 地质灾害监测预警信息管理子系统
• 8.2.3 岩溶突水地质灾害危险区划预警
• 8.2.4 岩溶突水地质灾害涌水点监测预警
• 8.3 关键技术
• 8.4 隧道岩溶突水地质灾害信息发布系统
• 9 主要结论
• 本文的主要创新点
• 参考文献
• 作者简历
• 致谢
• 学位论文数据集