]1.突涌水注浆灾害治理结束后，分析施工期埋深传感器物理力学参数变化，同时加固圈范围内岩心开展物理力学性质测试，分析注浆加固圈强度变化，由于影响注浆加固圈结石体强度的粘聚力、内摩擦角与渗透系数与弹性模量相关性较大，且弹性模量监测方法较为简易，选用弹性模量作为注浆加固后开挖判据因素。注浆加固由浆液凝结固化过程决定，两者存在直接相关性。地层注浆治理后开挖标准通过其加固强度判定，由弹性模量表征，分析注浆加固圈结石体ld，3d，7d的抗压强度数据及强度增长规律，确定围岩强度提高程度。
[0087]2.开挖时根据地层条件，针对突涌水区域，需采用机械开挖，避免放炮开挖，开挖完成后，密切关注隧道内围岩变形监测数据变化，监测围岩变形数据，分析围岩变形量，配合数值计算方法，分析其塑性区及破裂区，及时施工初期支护，提高围岩及注浆结石体对水压的承载能力，并确定治理后开挖时间。
[0088]3.开挖时间的确定为:隧道开挖时间由注浆加固区围岩弹性模量、粘聚力、内摩擦角与渗透系数所决定，而其中起主控作用的因素为弹性模量，而粘聚力、内摩擦角与渗透系数与弹性模量都呈正相关关系，且弹性模量监测方法较为简易，选用弹性模量作为注浆加固后简易开挖判据因素。弹性模量采用单轴抗压实验获得。在注浆工程现场开展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，定为隧道开挖拟定时间，同时在注浆工程现场对注浆加固体开展取芯验证，当岩芯普遍达到围岩稳定所需要弹性模量，即为隧道开挖时间。
[0089]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1.一种隧道突涌水全寿命周期治理方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:联合地质勘探资料、施工开挖资料、综合地球物理探测的探测结果及数值计算结果，获取隧道突涌水区段导水构造三维形态特征； 步骤2:考虑注浆封堵突涌水同时改善围岩物理力学参数，进行所述隧道突涌水区段的治理方案设计，对所述治理方案的围岩稳定性进行分析，并针对突涌水主控构造，进行关键孔和引排关键孔的设计； 步骤3:通过对按设计方案加固后的隧道段进行数值模拟，确定隧道围岩承载水压的安全厚度，确认所述设计方案得以保障隧道在施工期的稳定和运营期的安全； 步骤4:根据所述设计方案进行注浆施工，并在施工过程中埋设监测装置，实施反馈优化设计； 步骤5:对所述隧道的注浆加固段的治理效果进行检查，确定开挖时间。2.根据权利要求1所述的一种隧道突涌水全寿命周期治理方法，其特征在于:所述步骤I中，所述综合地球物理探测是指:在距离突涌水区域2-30m范围的近段采用地质雷达方法，在距离突涌水区域30-80m范围内的中段采用超高密度电法，同时联合全空间瞬变电磁及跨孔电阻率CT探测方法，针对所述隧道在施工期涌水和所述运营期渗漏水问题，实现所述隧道工程从区域分布到全空间展布精细化探测。3.根据权利要求1所述的一种隧道突涌水全寿命周期治理方法，其特征在于:所述步骤I中，所述数值计算，是基于综合地球物理探测结果，结合区域地质资料，开展的区域流场计算分析。4.根据权利要求1所述的一种隧道突涌水全寿命周期治理方法，其特征在于:所述步骤2中，所述考虑注浆封堵突涌水同时改善围岩物理力学参数的方案设计，是指根据所述注浆治理前后的围岩弹性模量、粘聚力、内摩擦角及渗透率改善情况，确定所述隧道在全寿命周期内加固圈隔水层的安全厚度。5.根据权利要求1所述的一种隧道突涌水全寿命周期治理方法，其特征在于:所述步骤2中，所述治理方案设计为将隧道与地下工程突涌水灾害分为富水断层破碎型、节理裂隙型、岩溶管道型及孔隙微裂隙型，并针对不同类型，采取相应的设计方案。6.根据权利要求1所述的一种隧道突涌水全寿命周期治理方法，其特征在于:所述步骤2中，所述关键孔的设计为，针对所述突涌水主控构造，通过导水通道流场模拟、小区域联通试验、钻孔压水试验与浆液运移仿真模拟，通过层次分析优选方法，选出主控突涌水封堵效果的关键孔；当所述关键孔的单点涌水量大于设定值时，在距离所述关键孔设定距离处，布设所述引排关键孔。7.根据权利要求1所述的一种隧道突涌水全寿命周期治理方法，其特征在于:所述步骤3中，所述数值模拟根据水文地质及工程地质条件，结合加固后的围岩力学参数和所设计的加固圈的安全厚度，基于流固耦合理论及岩石断裂力学理论，得出所述隧道全寿命周期内所述施工期的稳定情况和所述运营期的安全情况。8.根据权利要求1所述的一种隧道突涌水全寿命周期治理方法，其特征在于: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； 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； 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； 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。9.根据权利要求1所述的一种隧道突涌水全寿命周期治理方法，其特征在于: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。10.根据权利要求1所述的一种隧道突涌水全寿命周期治理方法，其特征在于: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。
【专利摘要】本发明公开一种隧道突涌水全寿命周期治理方法，包括：联合地质资料、开挖资料、综合地球物理探测的探测结果及数值计算结果，获取隧道突涌水区段导水构造三维形态特征；考虑注浆封堵突涌水同时改善围岩物理力学参数，进行隧道突涌水区段的治理方案设计，并针对突涌水主控构造，进行关键孔和引排关键孔的设计；通过对按设计方案加固后的隧道段进行数值模拟，确保隧道在施工期的稳定和运营期的安全；根据设计方案进行注浆施工，并在施工过程中埋设监测装置，实施反馈优化设计；对隧道的注浆加固段的治理效果进行检查，确定开挖时间。本发明保障隧道施工期围岩稳定、运营期隧道不突水，杜绝“十隧九漏”痼疾，实现隧道突涌水有效治理和环境保护。
【IPC分类】E21D11/38
【公开号】CN105041345
【申请号】CN201510511372
【发明人】李术才, 孙子正, 李侨, 张庆松, 刘人太, 张霄, 林春金, 杨为民
【申请人】山东大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月18日