復雜巖溶地質條件下隧道安全施工與災害防治關鍵技術
  時間:2013-04-10  點擊量:   
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一、科技成果簡介 1、關鍵技術 (1)基于復雜巖溶地區巖溶發育特征,建立突水突泥風險模糊綜合評判模型,并提出相應的巖溶風險分級標準,建立巖溶隧道突水風險量化體系,突破復雜巖溶隧道突水突泥風險定量評價的技術難題。 (2)提出地震波法的反射特性及其組合爆破方法,建立基于風險評估分級的綜合超前地質預報方法和技術體系,提高復雜巖溶地質條件下綜合超前地質預報技術的預報的準確性與實用性。 (3)建立單裂紋水力劈裂和含水構造突水的力學模型,提出了水力劈裂判據、層狀巖層滲透失穩和動力誘發突水的力學判據,形成突水防治的最小安全厚度分析方法,解決了復雜巖溶地質條件下掌子面防突最小安全厚度留設的難題。 (4)建立了復雜巖溶地質條件下隧道軸線穿越大型溶洞群和暗河系統的關鍵施工技術體系,解決了施工環境惡劣和安全快速施工的技術難題。 (5)提出了移動風幕式驅煙除塵技術及其施工工藝。 (6)提出了壓力出水孔封堵引流技術和高壓空氣驅水注漿加固方法及其配套工藝,建立了實時監控、動態評估預警、信息化注漿治理相結合的涌突水災害治理體系,攻克了復雜巖溶隧道動水封堵和快速治理的技術難題。 2、創新點 (1)研究了巖溶發育規律與主控因素,并結合齊岳山隧道,系統分析了隧址區巖溶發育特征,巖溶水動力水平分帶與垂直分帶特征,巖溶地貌與形態特征,及突水突泥風險指標,建立了突水突泥風險模糊綜合評判模型。 (2)研究了不同超前地質預報方法的特點和適用范圍,提出了基于風險評估分級的綜合超前地質預報方法和體系,成功應用于齊岳山隧道等工程的超前地質預報實踐中,指導了施工,規避了突水突泥等災害風險。 (3)研究了巖溶水突出耦合突變機制與非線性研究,分析研究了層狀巖溶水的突變機理、地質缺陷滲透失穩的突變機理和動荷載誘發圍巖突水的非線性突變機理,并給出了相應的災變演化路徑和突水判據與最小安全厚度,為災變控制方法的研究奠定了基礎。 (4)提出了復雜巖溶地質條件下,溶洞、暗河的分類治理與安全施工技術;研發并成功應用了移動風幕式驅煙除塵技術,并取得了專利技術2項 (5)基于突水的非線性突變機理研究,結合HSC、馬麗散試驗,形成了“實時監控、動態評估預警、信息化注漿治理”相結合的涌突水災害治理體系,并取得浮力自動啟閉單向排水裝置實用新型專利技術1項。 3、成果應用情況 該成果先后在湖北滬蓉西高速公路、張涿高速公路等隧道施工中得以成功應用,其突水突泥風險模糊綜合評判模型在齊岳山隧道重點段落YK326+055—YK330+106進行了風險分級,綜合超前地質預報方法和技術體系在預報過程中應用超過了上千次,復雜巖溶地下條件下安全施工技術成功穿越了數百溶洞和大型暗河系統,信息化注漿治理體系成功封堵了數百處涌水點,積累了豐富的預報和治理經驗,有效指導了施工,避免了人員傷亡和財產損失。得到了業主和施工單位好評,創建了巨大的經濟和社會效益。 4、經濟和社會效益 經濟效益: 經濟效益由以下三部分組成:1、本項目提出的理論、方法和技術從施工組織優化等方面節省了成本;2、項目提出的理論、方法和技術保證了應用工程的安全,避免了災害事故的發生,加快了施工進度,節省了工期、排水費用和支護成本;3、項目提出的關鍵技術與工法為應用工程提供了先進的建設手段,縮短了工期、節省了成本。項目近三年為依托工程帶來經濟效益6730萬元,為其他工程節支610萬元,共產生經濟效益7340萬元。 社會效益: 本項目依托工程滬蓉西高速公路齊岳山隧道是國家公路主骨架滬蓉國道主干線的重要組成部分,把東部地區、中部地區以及正在實施“西部大開發”的西部地區有機的結合在一起,成為東西部交通命脈和經濟紐帶。突涌水災害是制約隧道工程安全建設的關鍵科學技術難題,本項目的實施成功預報了多條隧道中的突水、突泥及破碎帶圍巖坍塌等地質災害,并提出了相應的治理方案及工藝,避免了工程災害,保證了隧道的施工安全,科技手段踐行了“不破壞就是最大的保護”的環保節能目標,保護了周邊環境,維護了工程附近的安定團結,產生了巨大的社會效益。 二、獲獎等級 河北省科技進步三等獎、中國施工企業管理協會科學技術二等獎、中國鐵道建筑總公司科學技術三等獎   三、主要完成人 楊金成、劉新福、孫修德、唐海軍、洪應和、王 華、曹會芹、王新民、王艷璐、袁俊青、劉紅峰
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