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复杂岩溶地质条件下隧道安全施工与灾害防治关键技术
  时间:2013-04-10  点击量:   
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一、科技成果简介 1、关键技术 (1)基于复杂岩溶地区岩溶发育特征,建立突水突泥风险模糊综合评判模型,并提出相应的岩溶风险分级标准,建立岩溶隧道突水风险量化体系,突破复杂岩溶隧道突水突泥风险定量评价的技术难题。 (2)提出地震波法的反射特性及其组合爆破方法,建立基于风险评估分级的综合超前地质预报方法和技术体系,提高复杂岩溶地质条件下综合超前地质预报技术的预报的准确性与实用性。 (3)建立单裂纹水力劈裂和含水构造突水的力学模型,提出了水力劈裂判据、层状岩层渗透失稳和动力诱发突水的力学判据,形成突水防治的最小安全厚度分析方法,解决了复杂岩溶地质条件下掌子面防突最小安全厚度留设的难题。 (4)建立了复杂岩溶地质条件下隧道轴线穿越大型溶洞群和暗河系统的关键施工技术体系,解决了施工环境恶劣和安全快速施工的技术难题。 (5)提出了移动风幕式驱烟除尘技术及其施工工艺。 (6)提出了压力出水孔封堵引流技术和高压空气驱水注浆加固方法及其配套工艺,建立了实时监控、动态评估预警、信息化注浆治理相结合的涌突水灾害治理体系,攻克了复杂岩溶隧道动水封堵和快速治理的技术难题。 2、创新点 (1)研究了岩溶发育规律与主控因素,并结合齐岳山隧道,系统分析了隧址区岩溶发育特征,岩溶水动力水平分带与垂直分带特征,岩溶地貌与形态特征,及突水突泥风险指标,建立了突水突泥风险模糊综合评判模型。 (2)研究了不同超前地质预报方法的特点和适用范围,提出了基于风险评估分级的综合超前地质预报方法和体系,成功应用于齐岳山隧道等工程的超前地质预报实践中,指导了施工,规避了突水突泥等灾害风险。 (3)研究了岩溶水突出耦合突变机制与非线性研究,分析研究了层状岩溶水的突变机理、地质缺陷渗透失稳的突变机理和动荷载诱发围岩突水的非线性突变机理,并给出了相应的灾变演化路径和突水判据与最小安全厚度,为灾变控制方法的研究奠定了基础。 (4)提出了复杂岩溶地质条件下,溶洞、暗河的分类治理与安全施工技术;研发并成功应用了移动风幕式驱烟除尘技术,并取得了专利技术2项 (5)基于突水的非线性突变机理研究,结合HSC、马丽散试验,形成了“实时监控、动态评估预警、信息化注浆治理”相结合的涌突水灾害治理体系,并取得浮力自动启闭单向排水装置实用新型专利技术1项。 3、成果应用情况 该成果先后在湖北沪蓉西高速公路、张涿高速公路等隧道施工中得以成功应用,其突水突泥风险模糊综合评判模型在齐岳山隧道重点段落YK326+055—YK330+106进行了风险分级,综合超前地质预报方法和技术体系在预报过程中应用超过了上千次,复杂岩溶地下条件下安全施工技术成功穿越了数百溶洞和大型暗河系统,信息化注浆治理体系成功封堵了数百处涌水点,积累了丰富的预报和治理经验,有效指导了施工,避免了人员伤亡和财产损失。得到了业主和施工单位好评,创建了巨大的经济和社会效益。 4、经济和社会效益 经济效益: 经济效益由以下三部分组成:1、本项目提出的理论、方法和技术从施工组织优化等方面节省了成本;2、项目提出的理论、方法和技术保证了应用工程的安全,避免了灾害事故的发生,加快了施工进度,节省了工期、排水费用和支护成本;3、项目提出的关键技术与工法为应用工程提供了先进的建设手段,缩短了工期、节省了成本。项目近三年为依托工程带来经济效益6730万元,为其他工程节支610万元,共产生经济效益7340万元。 社会效益: 本项目依托工程沪蓉西高速公路齐岳山隧道是国家公路主骨架沪蓉国道主干线的重要组成部分,把东部地区、中部地区以及正在实施“西部大开发”的西部地区有机的结合在一起,成为东西部交通命脉和经济纽带。突涌水灾害是制约隧道工程安全建设的关键科学技术难题,本项目的实施成功预报了多条隧道中的突水、突泥及破碎带围岩坍塌等地质灾害,并提出了相应的治理方案及工艺,避免了工程灾害,保证了隧道的施工安全,科技手段践行了“不破坏就是最大的保护”的环保节能目标,保护了周边环境,维护了工程附近的安定团结,产生了巨大的社会效益。 二、获奖等级 河北省科技进步三等奖、中国施工企业管理协会科学技术二等奖、中国铁道建筑总公司科学技术三等奖   三、主要完成人 杨金成、刘新福、孙修德、唐海军、洪应和、王 华、曹会芹、王新民、王艳璐、袁俊青、刘红峰
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