一种隧道突涌水全寿命周期治理方法_2

文档序号:9322592阅读:来源:国知局
全情况。
[0032]传统的设计施工具有盲目性和经验性,这导致现有突涌水治理治标不治本,导致施工期治理后数年内“十隧九漏”,运营期隧道渗漏水治理及支护结构围护频繁返工。采用更加科学及适用性的数值模拟方法,确保了隧道在施工期的稳定和运营期的安全,使隧道突涌水全寿命周期的治理方法成为可能。
[0033]所述步骤4中,所述监测装置是指在隧道围岩、钢拱架及混凝土支护结构中所埋设的渗流传感器、渗压传感器、应力传感器和位移传感器,以反馈所述隧道在施工期及运营期的相应参数的变化;
[0034]所述反馈优化设计为:注浆施工过程中,以设定频率开展隧道围岩变形监控量测,密切关注隧道围岩变形,通过动态实时监测,调整注浆压力、浆液浓度、浆液配比注浆参数;
[0035]通过综合分析动态信息及注浆参数调整过程,实时优选注浆钻孔、引排泄压孔、截流分散孔与效果检验孔,分析注浆过程中浆液对围岩作用由荷载向承载渐进转化规律,调整钻孔布置、孔口管长度调节、浆液凝胶时间及注浆压力控制方法,形成系统的治理方案;
[0036]根据所述监测装置的监测结果,分析围岩在施工及运营期各项物理力学参数变化规律,评估基于隧道全寿命周期的安全的设计方法,并根据反馈信息返回至所述步骤2,进行相应调控。
[0037]采用反馈优化设计,可以对设计方案进行进一步验证,并及时纠正设计方案的不足,保证工程施工的安全可靠。监测装置所收集的相关数据,为后续的研究提供数据支持,有利于推动学科的进步。
[0038]所述步骤5中,所述治理效果的检查包括:注浆治理结束后,在设定时间,以设定布置方式,对设定比例的检查孔进行钻探取芯检查,当取芯率高于设定值时,检查合格;否则注浆效果不达标,进行补充钻探检查,针对钻探见明水的情况,下模袋注浆管进行注浆处理。
[0039]突涌水治理完成后,可以进行有效的监测和评价治理效果,并将评价结果量化,有利于工程施工的规范性,确保施工工程的安全。
[0040]所述步骤5中,所述开挖时间的确定为:隧道开挖时间选用弹性模量作为注浆加固后开挖判据因素;在注浆工程现场记录注浆浆液现场加固时间,记录注浆加固结石体强度增长规律,通过数值计算方法分析围岩开挖扰动作用下所需围岩弹性模量,确定现场试验注浆加固结石体弹性模量增长至围岩稳定所需弹性模量时间,即为隧道开挖拟定时间。
[0041]本发明的开挖时间确定方法更加科学,既能保证隧道结构的安全,又能减少不必要的时间成本,使得安全性和经济性达到很好的统一,而且避免了在工程继续开挖时二次遭遇突涌水的可能性。
[0042]本发明的有益效果为:
[0043]获取导水构造三维形态特征,为关键孔的设计提供依据:基于导水通道流场模拟、小区域连通试验、钻孔压水试验与浆液运移仿真模拟,优选出的关键孔,增加了关键孔的针对性和有效性,有效的达到主控突涌水封堵的效果,可以做到“一孔封水”,既节约钻孔工程量,又能增大围岩承载水压厚度,避免了传统盲目施工的弊端。
[0044]通过数值模拟,可以分析注浆加固圈在地应力、地下水压力、渗流作用影响下,地下水对围岩的弱化作用,即随着渗水量增大,围岩物理力学参数弱化作用逐渐增大,为保证隧道全寿命周期运营安全,围岩注浆加固圈需要的厚度和物理力学性能,从而确保隧道围岩在施工期和长期运营过程中的稳定性,使隧道突涌水全寿命周期的治理方法成为可能。
[0045]将关键孔的设计施工与围岩加固后围岩参数的改变情况相结合,一方面可以保证注浆加固范围在预定设计范围内,避免隧道在运营期中由于未考虑含导水主控构造因素的影响,而导致的突涌水现象,并对一次性永久封堵进行理论验证,实现隧道突涌水的全寿命周期治理;另一方面通过二者配合工作,可以使围岩加固层厚度趋于合理,避免单一性设计中由于围岩加固层过薄或过厚,造成的加固层支护及隔水性差、或浪费浆液的现象,从而实现协调安全性与经济性的最优设计。
[0046]注浆工程具有高敏感性,将注浆施工设计与围岩稳定性检测相结合进行动态调整,在保证注浆效果的同时,可以保障围岩安全,实现高压高效注浆及围岩安全的协调统
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[0047]通过注浆关键孔和引排关键孔的设计施工与反馈优化设计的配合工作,可以确保隧道在全寿命周期的安全;避免了单独进行注浆关键孔和引排关键孔时,不能对隧道的加固效果进行验证的弊端,对于地质条件特别复杂、注浆关键孔和引排关键孔的设计有所偏差的情况,也能根据反馈结果优化原设计方案,彻底保证隧道的安全。
[0048]以往的工程中,由于无法准确获取导水构造,也没有使用关键孔来根本性解决突涌水治理的这一有效措施,因而无法进行数值模拟来实现隧道突涌水全寿命治理方案的预测。由于本发明从根本上解决隧道施工期突涌水灾害频发、运营期“十隧九漏”这一技术难题,避免施工期遭遇二次突涌水、运营期地下水击穿的现象,减少了隧道大量的维修成本,使得隧道在整体施工和运营期的成本可控,具有重大的经济效益。
【附图说明】
[0049]图1:隧道突涌水治理全寿命周期治理方法;
[0050]图2:注浆及引排关键孔施工示意图;[0051 ] 图3:关键孔注楽施工不意图;
[0052]图4:有效隔水层示意图;
[0053]其中,I为突涌水主控构造,2为注浆关键孔,3为履带式钻机,4为注浆栗,5为注浆浆液,6为有效隔水层。
【具体实施方式】
[0054]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0055]如图1所示,本发明针对隧道工程施工期突涌水及运营期渗漏水灾害的处治过程中,基于现场勘查,详细分析了隧道勘察及施工过程中揭露的工程地质及水文地质资料,基于包括地质雷达、瞬变电磁、高密度电法及跨孔CT的综合物探精细化探查技术,结合区域流程计算分析,获取导水通道三维形态及流场特征,为治理方案提供依据。在突涌水通道确定基础上,基于小区域连通试验、钻孔压水试验与浆液-围岩耦合数值模拟,获得针对不同类型的突涌水治理方法及参数,围绕注浆治理围岩稳定性分析,形成基于全寿命周期安全的治理方案设计,给出初步的钻孔及注浆方案设计;在初步设计基础上,结合含导水构造发育主从关系,开展关键孔层次分析优选,并针对性调整注浆参数,优选出主控突涌水封堵效果的关键孔,同时以关键孔为核心,确定引排泄压孔、截流分散孔与效果检验孔,形成了以围岩稳定为核心的系统的治理方案;治理过程中通过隧道围岩变形实时监测,开展了反馈优化设计,对浆液配比、注浆压力进行了实时调控,同时系统分析关键孔在注浆治理过程中的作用,进行实时反馈调整;注浆结束后,通过分析注浆加固共同体强度变化,确定了施工期隧道开挖时间,同时给出了运营期隧道治理评价依据,保障了隧道施工期围岩稳定,运营期内隔水层不击穿、不突水,形成了以围岩稳定为核心的考虑隧道施工。
[0056]隧道突涌水全寿命周期治理方法,包括如下步骤:
[0057]一、突涌水通道确定
[0058]1.结合隧道工程前期地质勘察资料及基坑开挖信息,基于地质构造、地层特征及水文地质资料方面开展地层含导水构造空间发育特征分析,针对施工期隧道工程,初步给出地层信息及突涌水含导水构造发育信息,针对运营期隧道,初步获得隧道渗漏水区域地层信息及导水构造发育特征。
[0059]2.采用综合地球物理探测方法,针对施工期突涌水及运营期渗漏水问题开展分区域精细化探测,包括在突涌水区域近端采用地质雷达方法,在中段距离采用超高密度电法,同时联合全空间瞬变电磁及跨孔电阻率CT探测方法,实现隧道工程从区域分布到全空间展布精细化探
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