【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 度約近 三 天左右的現(xiàn)狀，還需要研究快速建止?jié){墻的新方法、材料及工藝，以將時(shí)間縮短到一天。在所開(kāi)展研究的基礎(chǔ)上，最終形成高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道不良地質(zhì)預(yù)報(bào)與災(zāi)害控制系統(tǒng)，為隧道建設(shè)和施工提供科學(xué)依據(jù)和 治理措施 。 實(shí)施方案 工作內(nèi)容 （ 1）資料的收集與調(diào)研 進(jìn)行國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料的收集與調(diào)研，進(jìn)行項(xiàng)目可行性研究，制定研究計(jì)劃和實(shí)施大綱，為進(jìn)一步的研究做準(zhǔn)備。具體實(shí)施步驟如下： ○ 1 相關(guān)資料的系統(tǒng)收集與調(diào)研：相關(guān)巖溶隧道工程的施工與科研報(bào)告和依托工程概況資料 (基礎(chǔ)地質(zhì)資料、鉆孔勘探地質(zhì)資料以及野外地質(zhì)調(diào)查資料等等 )。 ○ 2 組織由業(yè)主、專(zhuān)家以及擬研究人員參加的項(xiàng)目論證會(huì)，對(duì)項(xiàng)目的可行性和研究計(jì)劃進(jìn)行深入討論。 ○ 3 在相關(guān)資料系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善研究計(jì)劃，編制具體的實(shí)施大綱。 （ 2） 初步 編制三 峽地區(qū)低臺(tái)原面巖溶發(fā)育規(guī)律地質(zhì)報(bào)告，啟動(dòng)新建鐵路成都至重慶客運(yùn)專(zhuān)線 CYSG3 標(biāo)段 隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)施工方案 17 物探理論研究和突水前兆信息模型試驗(yàn)研究計(jì)劃。 具體實(shí)施步驟如下： ○ 1 現(xiàn)場(chǎng)工作組進(jìn)場(chǎng)，由經(jīng)驗(yàn)豐富的巖溶專(zhuān)家?guī)ш?duì)，全面開(kāi)展地表區(qū)域性巖溶地質(zhì)調(diào)查工作，重點(diǎn)查明地表巖溶洼地、落水洞以及溶槽等巖溶形態(tài)的發(fā)育規(guī)模與分布狀況。 ○ 2 基于地表地質(zhì)調(diào)查工作，系統(tǒng)分析三峽地區(qū)低臺(tái)原面的地形、地貌特征及其形成歷史，編制巖溶發(fā)育規(guī)律地質(zhì)報(bào)告的相 關(guān)部分。 ○ 3 動(dòng)態(tài)跟蹤隧道施工揭露圍巖巖溶發(fā)育狀況，描繪圍巖卸荷裂隙的發(fā)育形態(tài)，分析其力學(xué)形成機(jī)理，重點(diǎn)研究巖溶流域演化規(guī)律及其與巖溶隧道的關(guān)系，編制地質(zhì)日志。 ○ 4 分析施工方超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果，推斷巖溶裂隙水與不良地質(zhì)的存在形態(tài)，分析其與地表巖溶形態(tài)的水力聯(lián)系，對(duì)突水、突泥地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以確保施工安全。 ○ 5 基于上述研究，全面研究依托工程的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性以及巖溶水文地質(zhì)條件，系統(tǒng)分析依托工程低臺(tái)原 面含水構(gòu)造與突水構(gòu)造的發(fā)育特征與分布規(guī)律，初步建立突水靶段識(shí)別的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系。 ○ 6 初步 編制三 峽地區(qū)低臺(tái)原面巖溶發(fā)育規(guī)律地質(zhì)報(bào)告，啟動(dòng)物探理論研究和突水前兆信息模型試驗(yàn)研究計(jì)劃。 （ 3）全面開(kāi)展物探理論研究，構(gòu)建突水前兆信息模型試驗(yàn)平臺(tái)，并率先開(kāi)展含水構(gòu)造和地質(zhì)缺陷的物探模型試驗(yàn) 。 具體實(shí)施步驟如下： 新建鐵路成都至重慶客運(yùn)專(zhuān)線 CYSG3 標(biāo)段 隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)施工方案 18 ○ 1 基于前期類(lèi)似巖溶隧道的物探結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)整理分析，進(jìn)行各種物探方法綜合試驗(yàn)及實(shí)測(cè)分析、軟件開(kāi)發(fā)和儀器改造的研究工作，探討綜合預(yù)報(bào)方法的預(yù)報(bào)原則與使用 方法。 ○ 2 針對(duì)探查地下水較好的兩種物探方法， 開(kāi)展瞬變電磁法三維空間定位和復(fù)合式激發(fā)極化法含水構(gòu)造定量的理論分析及其正反演計(jì)算方法研究 。 ○ 3 開(kāi)展瞬變電磁與復(fù)合式激發(fā)激化用于隧道超前預(yù)報(bào)的三維全空間正反演計(jì)算方法研究，提高儀器探頭現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的抗干擾能力，并對(duì)其后處理軟件進(jìn)行優(yōu)化。 ○ 4 基于依托工程的巖溶發(fā)育規(guī)律，開(kāi)展地質(zhì)法與最佳物探方法相結(jié)合的巖溶裂隙水預(yù)報(bào)系統(tǒng)研究，并就地面補(bǔ)充勘察、輔助物探設(shè)備 (超前鉆、鉆孔電視等 )與 隧道內(nèi)地質(zhì)預(yù)報(bào)相配合的方法和原則進(jìn)行詳細(xì)研究。 ○ 5 追蹤依托工程的超前預(yù)報(bào)工作，并協(xié)助施工方進(jìn)行物探結(jié)果的解釋與解譯，在高風(fēng)險(xiǎn)地段，指導(dǎo)施工方有針對(duì)性地選擇合理的物探手段和預(yù)報(bào)流程，確保施工的安全。 ○ 6 結(jié)合巖溶地質(zhì)報(bào)告與超前預(yù)報(bào)結(jié)果，初步 開(kāi)展隧道分段災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和有效預(yù)警機(jī)制研究，建立臨災(zāi)快速反應(yīng)體系 。對(duì)于已探查到的含水構(gòu)造和不良地質(zhì)，可配合施工方開(kāi)展原位注漿試驗(yàn)。 ○ 7 初步構(gòu)建突水前兆信息模型試驗(yàn)平臺(tái)，研制高強(qiáng) PVC 型試驗(yàn)?zāi)Ｐ图?，并?shí)現(xiàn)內(nèi)置水體與地質(zhì)缺陷體的布設(shè)，采用原型材料開(kāi)展不同物探手段的模型試驗(yàn)，并與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，開(kāi)展綜合物探新建鐵路成都至重慶客運(yùn)專(zhuān)線 CYSG3 標(biāo)段 隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)施工方案 19 法對(duì)探察到的含水構(gòu)造空間精細(xì)定位技術(shù)的研究。 ○ 8 總結(jié)分析上述研究成果，提出巖溶隧道地質(zhì)缺陷最佳綜合預(yù)報(bào)方法和含水構(gòu)造的定位定量預(yù)報(bào)方法，形成綜合預(yù)報(bào)方法技術(shù)體系，編制相應(yīng)研究報(bào)告。 （ 4）開(kāi)展突水前兆信息演化規(guī)律模型試驗(yàn)，研制新型固流耦合相似材料和多元信息并行采集的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，基于是不同突水模式和類(lèi)別的系統(tǒng)歸納，建立突水前兆實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)理論和失穩(wěn)突水的 突變模型 。 具體實(shí)施步驟如下： ○ 1 歸納巖溶隧道主要突水模式和突水類(lèi)別，基于層狀巖體失穩(wěn)突水和巖溶管道滲透失穩(wěn)編制相應(yīng)的模型試驗(yàn)方案。 ○ 2 以沙 石蠟為骨料開(kāi)展新型固流耦合相似材料的研究，滿足力學(xué)相似和滲透相似，能實(shí)現(xiàn)層狀完整巖體失穩(wěn)的突水和地質(zhì)缺陷式突水的物理模擬。 ○ 3 以應(yīng)力、位移、溫度和滲壓為監(jiān)測(cè)目標(biāo)，研制基于光纖技術(shù)的突水前兆多元信息采集的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并在模型試驗(yàn)成功應(yīng)用的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行改造和調(diào)試，為投入現(xiàn) 場(chǎng)應(yīng)用奠定實(shí)踐基礎(chǔ)。 ○ 4 開(kāi)展突水的物理模擬試驗(yàn)，并對(duì)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行篩選和識(shí)別，初步建立信息識(shí)別模型，為突水實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)理論體系的建立提供試驗(yàn)依據(jù)。 ○ 5 基于突水實(shí)例的整理分析，提出巖溶突水的基本力學(xué)原理，并就突水通道的形成機(jī)理和災(zāi)變演化路徑進(jìn)行系統(tǒng)研究，尤其是巖溶管道充填物滲透失穩(wěn)的力學(xué)機(jī)理。 新建鐵路成都至重慶客運(yùn)專(zhuān)線 CYSG3 標(biāo)段 隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)施工方案 20 ○ 6 通過(guò)非地質(zhì)缺陷式突水和地質(zhì)缺陷式突水的物理試驗(yàn)，提出防突關(guān)鍵體理論研究，建立相應(yīng)的突變力學(xué)模型與失穩(wěn)的突水判據(jù)，并就相應(yīng)的突水 量和突泥量進(jìn)行預(yù)測(cè)。 （ 5）結(jié)合依托工程巖溶發(fā)育規(guī)律、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析以及突水前兆信息演化規(guī)律的研究，提出地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和快速預(yù)警機(jī)制 。 具體實(shí)施步驟如下： ○ 1 基于巖溶裂隙發(fā)育的特征和規(guī)律、超前預(yù)報(bào)成果及巖溶隧道突水機(jī)理研究，初步建立巖溶隧道突水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)及有效預(yù)警方案系統(tǒng)。 ○ 2 總結(jié) 施工中出現(xiàn)的不良地質(zhì)體前兆信息及其變化特征，與模型試驗(yàn)相對(duì)應(yīng)，為建立正確預(yù)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型、規(guī)模及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法提供工程依據(jù) 。 ○ 3 基于依 托工程探明或已揭露的地質(zhì)災(zāi)害實(shí)況，編制突水突泥預(yù)警演練方案，配合項(xiàng)目部開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)救援、逃生等內(nèi)容的預(yù)警演練。 ○ 4 跟蹤施工進(jìn)展，當(dāng)進(jìn)入劃分的高風(fēng)險(xiǎn)地段或物探異常區(qū)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)工作組討論實(shí)施綜合預(yù)報(bào)手段和超前鉆的必要性，并提交預(yù)警報(bào)告。 ○ 5 依據(jù)施工揭露地質(zhì)災(zāi)害實(shí)況，對(duì)初步 建立的 隧道分段災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和有效預(yù)警機(jī)制 進(jìn)行修正 ，建立臨災(zāi)快速反應(yīng)體系 ，尤其是針對(duì)大型突水、突泥地質(zhì)災(zāi)害 。 ○ 6 當(dāng)依托工程中發(fā)生大型突水、突泥地質(zhì)災(zāi)害時(shí)，啟 動(dòng)快速預(yù)警方案，全力配合項(xiàng)目部實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)救援工作。 新建鐵路成都至重慶客運(yùn)專(zhuān)線 CYSG3 標(biāo)段 隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)施工方案 21 （ 6）完善巖溶裂隙水封堵與排導(dǎo)技術(shù)相關(guān)研究，提出有效的治理巖溶洞穴、巖溶水的治理措施及巖溶隧道施工工藝和方法，直接為依托工程服務(wù) 。 具體實(shí)施步驟如下： ○ 1 收集依托工程已有注漿封堵實(shí)例的相關(guān)資料，總結(jié)我國(guó)交通和水利等領(lǐng)域封堵裂隙水的經(jīng)驗(yàn)，提出封堵、排導(dǎo)與圍巖穩(wěn)定和環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)的治理原則。 ○ 2 針對(duì)依托工程巖溶發(fā)育特征， 開(kāi)展巖溶突水治理漿材的優(yōu)選試驗(yàn)研究，對(duì)比超細(xì)水泥、水泥 水玻璃、尿醛樹(shù)脂等常見(jiàn)注漿 材料的封堵效果，重點(diǎn)分析化學(xué)漿材的流動(dòng)性、滲透性、抗沖刷性以及固結(jié)體的強(qiáng)度、水質(zhì)毒理特征 。 ○ 3 對(duì)施工揭露的出水點(diǎn)，應(yīng)施工方要求，可開(kāi)展巖溶裂隙水封堵注漿技術(shù)的工業(yè)性試驗(yàn)，對(duì)注漿材料、注漿工藝、注漿設(shè)備和排導(dǎo)措施提出針對(duì)性實(shí)施方案。 ○ 4 通過(guò)物探手段已查明的潛在含水構(gòu)造和巖溶洞穴，分析其相應(yīng)突水、突泥模式的治理方法，提出快速有效的施工工藝和工法，直接為依托工程服務(wù)。 ○ 5 研究快速建止?jié){墻的新方法、材料與工藝，解決當(dāng)前鉆 孔過(guò)深及注漿前建止?jié){墻及混凝土達(dá)到有效強(qiáng)度時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題。 ○ 6 在室內(nèi)漿材優(yōu)選試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)原位注漿封堵工業(yè)性試驗(yàn)的研究基礎(chǔ)上，完善巖溶裂隙水封堵與排導(dǎo)技術(shù)，建立巖溶裂隙水綜合治理系統(tǒng)。 （ 7）完善整體研究?jī)?nèi)容，編制研究總報(bào)告 。 具體實(shí)施步驟如下： 新建鐵路成都至重慶客運(yùn)專(zhuān)線 CYSG3 標(biāo)段 隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)施工方案 22 ○ 1 補(bǔ)充試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)完善理論模型，完成全部的試驗(yàn)結(jié)果分析、數(shù)值分析工作。 ○ 2 項(xiàng)目理論提高和技術(shù)完善階段，編寫(xiě)出版論文及專(zhuān)著。 ○ 3 編制研究總報(bào)告 ，進(jìn)行成果評(píng)審鑒定工作。 進(jìn)度安排 本課題的研究進(jìn)度安排如下： 時(shí)間 進(jìn)度 整體研究計(jì)劃 (工作實(shí)施內(nèi)容 ) 現(xiàn)場(chǎng)工作 理論研究 試驗(yàn)研究 08年 12月 ~09年 2 月 ○ 1 編制項(xiàng)目實(shí)施大綱 ； ○ 2 收集相關(guān)資料：巖溶隧道資料、依托工程資料 等 。 ○ 1 成立課題小組 ； ○ 2 理論研究專(zhuān)項(xiàng)討論； ○ 3 確定 理論研究方案 ；○ 4 資料的 調(diào)研和收集。 ○ 1 編制試驗(yàn)方案 ； ○ 2 初步完成室內(nèi)試驗(yàn)設(shè)備與模型試驗(yàn)系統(tǒng)的改造與設(shè)計(jì)工作。 09 年 2月 ~09年 4 月 ○ 1 工作組進(jìn)場(chǎng) ，購(gòu)置用品 ； ○ 2 野外地質(zhì) 洞內(nèi) 調(diào)查 ； ○ 3 施工跟蹤、物探指導(dǎo) ； ○ 4 圍巖揭露情況 統(tǒng)計(jì) 。 ○ 1 巖溶流域分析 ； ○ 2 地下水位辨別技術(shù) ； ○ 3 綜合物探預(yù) 報(bào)技術(shù) ； ○ 4 防突關(guān)鍵體原理 。 ○ 1 模型架與模具加工； ○ 2 購(gòu)置和研發(fā)傳感器； ○ 3 新型固流耦合相似材料 和監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 的研制。 09 年 4月 ~09年 6 月 ○ 1 初步 編制 巖溶地質(zhì)報(bào)告 ； ○ 2 施工跟蹤、物探指導(dǎo) ； ○ 3 圍巖揭露情況統(tǒng)計(jì) ； ○ 4 突水、突泥靶段的圈定 ； ○ 5 初步劃分隧道風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。 ○ 1 巖溶發(fā)育規(guī)律分析 ； ○ 2 瞬變電磁正反演 ； ○ 3 碳酸巖巖溶發(fā)生學(xué) ； ○ 4 突水、突泥量預(yù)測(cè) ； ○ 5 固流耦合相似理論 。 ○ 1 完成 光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 的研制和調(diào)試工作 ； ○ 2 層狀巖體突水試驗(yàn)； ○ 3 購(gòu)置激電儀等物探試驗(yàn)儀器，準(zhǔn)備相關(guān)試驗(yàn)。 09 年 6月 ~09年 8 月 ○ 1 初步編制巖溶地質(zhì)報(bào)告； ○ 2 突水、突泥靶段的修正 ； ○ 3 建立隧道災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí) ； ○ 4 施工跟蹤、物探指導(dǎo)； ○ 5 圍巖揭露情況統(tǒng)計(jì)。 ○ 1 卸荷裂隙形成機(jī)理 ； ○ 2 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估； ○ 3 瞬變電磁正反演； ○ 4 激發(fā)激化正演； ○ 5 突水通道形成機(jī) 理 。 ○ 1 改裝試驗(yàn)系統(tǒng)； ○ 2 注漿材料優(yōu)選試驗(yàn) ； ○ 3 巖 樣 破裂室內(nèi)試驗(yàn) ； ○ 4 購(gòu)置激電儀等物探試驗(yàn)儀器，準(zhǔn)備相關(guān)試； 09 年 8月 ~09年 10月 ○ 1 完善巖溶地質(zhì)報(bào)告； ○ 2 修正隧道災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)； ○ 3 突 (涌 )水治理技術(shù)指導(dǎo) ； ○ 4 施工跟蹤、物探指導(dǎo)； ○ 5 圍 巖揭露情況統(tǒng)計(jì)。 ○ 1 碳酸巖巖組層序?qū)W； ○ 2 突水前兆數(shù)值模擬； ○ 3 水體探測(cè)數(shù)值模擬 ； ○ 4 物探儀器性能優(yōu)化 ； ○ 5 層狀巖體突水 模擬 。 ○ 1 巖樣破裂突水試驗(yàn)(應(yīng)力、位移和聲發(fā)射 )； ○ 2 水體探測(cè) 物理模擬； ○ 3 地質(zhì)缺陷突水物理模擬 (巖溶管道滲透失穩(wěn) )。 09年 10月 ~09年 12月 ○ 1 編制相應(yīng)中期報(bào)告 ； ○ 2 工業(yè)性注漿試驗(yàn) ； ○ 3 原位物探試驗(yàn) (選作 )； ○ 4 施工跟蹤、物探指導(dǎo)； ○ 5 圍巖揭露情況統(tǒng)計(jì)。 ○ 1 編制相應(yīng)中期報(bào)告； ○ 2 物探干擾因素去噪； ○ 3 反射類(lèi)物探方法 ； ○ 4 突水實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù) ； ○ 5 地質(zhì)缺陷突水 模型 。 ○ 1 編制相應(yīng)中期報(bào)告； ○ 2 地質(zhì)缺陷探測(cè)試驗(yàn) ； ○ 3 化學(xué)漿液 指標(biāo)測(cè)試 ； ○ 4 地質(zhì)缺陷突水物理模擬 (斷層破碎帶 )。 09年 12月 ~10年 2 月 ○ 1 巖溶洞穴等治理 (選作 )； ○ 2 裂隙水封堵試驗(yàn) (選作 )； ○ 3 建立有效預(yù)警體系 ； ○ 1 臨突快速反應(yīng)機(jī)制 ； ○ 2 探頭與電極的改造； ○ 3 探查精細(xì)定位技術(shù)； ○ 1 漿材水質(zhì)毒理測(cè)試 ； ○ 2 化學(xué)漿液封堵試驗(yàn) ； ○ 3 激發(fā)激化物理模擬 ； 新建鐵路成都至重慶客運(yùn)專(zhuān)線 CYSG3 標(biāo)段 隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)施工方案 23 ○ 4 施工跟蹤、物探指導(dǎo)； ○ 5 圍巖揭露情況統(tǒng)計(jì)。 ○ 4 突水前兆信息演化規(guī)律 (單信息與雙信息 )。 ○ 4 二次時(shí)差參數(shù)與涌水量關(guān)系的模型試