高速鐵路基于三維模式泥質(zhì)充填斷層破碎帶隧道高精度地質(zhì)探測(cè)及災(zāi)害精確控制關(guān)鍵技術(shù)
定 價(jià)：42 元
叢書名：中國調(diào)整鐵路工程建設(shè)系列叢書
- 作者： 高軍，林曉 著
- 出版時(shí)間：2021/9/1
- ISBN：9787562550952
- 出 版 社：中國地質(zhì)大學(xué)出版社
- 中圖法分類：U238
- 頁碼：132
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16開
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和以人為本、環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排、低碳經(jīng)濟(jì)與綠色能源政策的實(shí)施及隧道修建技術(shù)的進(jìn)步，加之建造技術(shù)的進(jìn)一步提高，直線或大半徑曲線長隧道、特長隧道修建越來越多，隧道埋深越來越大，穿越復(fù)雜地質(zhì)條件的隧道越來越多�？梢灶A(yù)見，今后的隧道工程建設(shè)，將面臨更為嚴(yán)重的隧道長大斷裂、破碎帶、涌水、突水和涌泥、突泥等地質(zhì)問題，也將是今后隧道工程建設(shè)面臨的重大問題。
在武廣、京廣、鄭萬、貴南、玉墨、成貴、蘭渝等高速鐵路線上，有很多極其復(fù)雜的、富含破碎帶隧道的典型施工案例，如大瑤山隧道群、海棠隧道、木蘭隧道、牛嶺隧道、高嶺隧道等穿越的都是地質(zhì)情況極為復(fù)雜的巖溶區(qū)段。以大瑤山隧道群為例，大瑤山區(qū)瑤山山脈呈東西向延伸，線路方案無法繞避，受湖洞斷裂切割的影響，粵北梳狀斷裂構(gòu)造作用強(qiáng)烈，斷裂破碎帶強(qiáng)烈發(fā)育。施工中工作人員對(duì)地質(zhì)機(jī)理的認(rèn)知，到施工方案的選擇和施工工藝的控制，對(duì)工程建設(shè)及運(yùn)營的好壞都極為重要。運(yùn)營過程中高速列車運(yùn)行動(dòng)荷載產(chǎn)生的擾動(dòng)、隧道氣動(dòng)效應(yīng)的影響，對(duì)運(yùn)營維護(hù)也有非常大的影響。
如何對(duì)破碎帶機(jī)理進(jìn)行深入研究分析，來達(dá)到預(yù)測(cè)災(zāi)害事故的目的；如何選用優(yōu)化的施工工藝，來起到質(zhì)量控制的作用；如何在建設(shè)過程中通過合理的方法對(duì)斷裂破碎帶引起的缺陷進(jìn)行整治，以確保工程安全�！陡咚勹F路基于三維模式泥質(zhì)充填斷層破碎帶隧道高精度地質(zhì)探測(cè)及災(zāi)害精確控制關(guān)鍵技術(shù)》結(jié)合武廣、石武、安九、鄭萬、玉墨、貴南、蘭渝等國內(nèi)比較成熟的高鐵線路的建設(shè)、運(yùn)營、維護(hù)的實(shí)際情況，結(jié)合國內(nèi)外對(duì)于破碎帶隧道研究的寶貴經(jīng)驗(yàn)，筆者提出對(duì)泥水充填破碎地質(zhì)地區(qū)隧道建設(shè)災(zāi)害機(jī)理分析、事故預(yù)判、維護(hù)整治等方面的見解。
中國是一個(gè)幅員遼闊、地質(zhì)條件極其復(fù)雜的國家。近百年來的隧道工程建設(shè)實(shí)踐已經(jīng)表明，由于受勘察經(jīng)費(fèi)、勘察周期等的限制，隧道施工地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，如隧道洞內(nèi)涌水、突水、涌泥、突泥、泥石流、塌方、瓦斯燃燒爆炸等，特別是涌水、突水和涌泥、突泥災(zāi)害，嚴(yán)重威脅隧道工程建設(shè)的安全。近年來，因隧道施工開挖掌子面后方圍巖坍塌及涌泥、突泥災(zāi)害導(dǎo)致的隧道關(guān)門事故，更是造成了極為嚴(yán)重的后果。
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和以人為本、環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排、低碳經(jīng)濟(jì)與綠色能源政策的實(shí)施及隧道修建技術(shù)的進(jìn)步，加之建造技術(shù)的進(jìn)一步提高，直線或大半徑曲線長隧道、特長隧道修建越來越多，隧道埋深越來越大，穿越復(fù)雜地質(zhì)條件的隧道越來越多。可以預(yù)見，今后的隧道工程建設(shè)，將面臨更為嚴(yán)重的隧道長大斷裂、破碎帶、涌水、突水和涌泥、突泥等地質(zhì)問題，也將是今后隧道工程建設(shè)面臨的重大問題。
在武廣、京廣、鄭萬、貴南、玉墨、成貴、蘭渝等高速鐵路線上，有很多極其復(fù)雜的、富含破碎帶隧道的典型施工案例，如大瑤山隧道群、海棠隧道、木蘭隧道、牛嶺隧道、高嶺隧道等穿越的都是地質(zhì)情況極為復(fù)雜的巖溶區(qū)段。以大瑤山隧道群為例，大瑤山區(qū)瑤山山脈呈東西向延伸，線路方案無法繞避，受湖洞斷裂切割的影響，粵北梳狀斷裂構(gòu)造作用強(qiáng)烈，斷裂破碎帶強(qiáng)烈發(fā)育。施工中工作人員對(duì)地質(zhì)機(jī)理的認(rèn)知，到施工方案的選擇和施工工藝的控制，對(duì)工程建設(shè)及運(yùn)營的好壞都極為重要。運(yùn)營過程中高速列車運(yùn)行動(dòng)荷載產(chǎn)生的擾動(dòng)、隧道氣動(dòng)效應(yīng)的影響，對(duì)運(yùn)營維護(hù)也有非常大的影響。
如何對(duì)破碎帶機(jī)理進(jìn)行深入研究分析，來達(dá)到預(yù)測(cè)災(zāi)害事故的目的；如何選用最優(yōu)化的施工工藝，來起到質(zhì)量控制的作用；如何在建設(shè)過程中通過合理的方法對(duì)斷裂破碎帶引起的缺陷進(jìn)行整治，以確保工程安全。本書結(jié)合武廣、石武、安九、鄭萬、玉墨、貴南、蘭渝等國內(nèi)比較成熟的高鐵線路的建設(shè)、運(yùn)營、維護(hù)的實(shí)際情況，結(jié)合國內(nèi)外對(duì)于破碎帶隧道研究的寶貴經(jīng)驗(yàn)，筆者提出對(duì)泥水充填破碎地質(zhì)地區(qū)隧道建設(shè)災(zāi)害機(jī)理分析、事故預(yù)判、維護(hù)整治等方面的見解。
本書在編寫過程中，可能存在一些疏漏或不足，敬請(qǐng)專家及同行指正。
高軍，男，1973年1月出生，漢族，河北滄州人，中**員，清華大學(xué)訪問學(xué)者，工學(xué)博士（博士后），教授級(jí)高級(jí)工程師，博士研究生導(dǎo)師。任中南大學(xué)、山東大學(xué)、華中科技大學(xué)、武漢大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)（北京）兼職教授。兼任中國錨固協(xié)會(huì)理事、中國巖石力學(xué)學(xué)會(huì)青年工作委員會(huì)委員、中國管理學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)委員（副主任）等，中國建筑學(xué)會(huì)專家委員會(huì)特聘專家，科技部國際工程評(píng)審特聘專家，國家發(fā)展和改革委員會(huì)PPP特聘專家。為鐵道部突出貢獻(xiàn)專家，“茅以升鐵道工程師”獲得者，“詹天佑突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”獲得者。主編了《高速鐵路巖溶地質(zhì)路基設(shè)計(jì)與整治技術(shù)》《鐵路隧道工程施工技術(shù)》《高速鐵路》《圖解不良地質(zhì)隧道施工技術(shù)》《圖解隧道輔助施工技術(shù)》《圖解鐵路不良地質(zhì)與特殊巖土隧道施工安全及逃生》《武廣高鐵橋梁設(shè)計(jì)施工與動(dòng)力學(xué)測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)》等專著18部。先后在Engineering Structures和《鐵道建筑》《鐵路運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)》《鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)》《巖土工程與力學(xué)學(xué)報(bào)》《鐵道技術(shù)監(jiān)督》《（河北科技大學(xué)學(xué)報(bào)》《河北工業(yè)科技》《振動(dòng)學(xué)報(bào)》等國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文300余篇，其中被SCI、EI、ISTP檢索23篇。主持參加了邯鄲-濟(jì)南鐵路、京九鐵路、朔州一黃驊鐵路、京港澳高速公路、天津一汕頭高速公路、南京奧林匹克體育館、武漢一廣州高速鐵路、京廣高速鐵路湖北段、武九鐵路客運(yùn)專線、鄭州-萬州高速鐵路、安慶-九江高速鐵路等工程。京九鐵路、天津-汕頭高速公路獲國家優(yōu)質(zhì)工程魯班獎(jiǎng)，邯鄲-濟(jì)南鐵路獲鐵道部?jī)?yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)，京廣高速鐵路湖北段獲國家優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)。獲省部級(jí)科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、一等獎(jiǎng)7項(xiàng)，技術(shù)發(fā)明-等獎(jiǎng)1項(xiàng)，科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)6項(xiàng)，三等獎(jiǎng)5項(xiàng)。授權(quán)發(fā)明專利16件，實(shí)用新型專利98件，軟件著作權(quán)56項(xiàng)。主持省部級(jí)工法36項(xiàng)，其中主持工程項(xiàng)目獲魯班獎(jiǎng)2項(xiàng)，國家優(yōu)質(zhì)工程項(xiàng)目獎(jiǎng)3項(xiàng)。
1 緒論
1．1 立項(xiàng)背景及意義
1．2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1．2．1 突水突泥特點(diǎn)及災(zāi)害成因的研究現(xiàn)狀
1．2．2 突水突泥巖溶隧道穩(wěn)定影響的研究現(xiàn)狀
1．2．3 隧道巖溶突涌水災(zāi)害的與控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀
1．2．4 隧道巖溶突涌水研究亟待解決的問題
1．3 主要研究?jī)?nèi)容
1．3．1 深部巖溶發(fā)育規(guī)律研究
1．3．2 高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道地質(zhì)缺陷施工綜合預(yù)報(bào)方法研究
1．3．3 高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道含水構(gòu)造的定位定量預(yù)報(bào)方法研究
1．3．4 高風(fēng)險(xiǎn)深部巖溶隧道突水前兆信息演化規(guī)律與破壞機(jī)理研究
1．3．5 高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及快速預(yù)警機(jī)制研究
1．3．6 高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道注漿施工工藝及材料優(yōu)化研究
1．4 體研究目標(biāo)
1．4．1 研究?jī)?nèi)容
1．4．2 巖溶隧道地質(zhì)災(zāi)害技術(shù)指南的編制
1．5 關(guān)鍵技術(shù)及技術(shù)路線
1．6 創(chuàng)新成果
1．6．1 創(chuàng)新成果一
1．6．2 創(chuàng)新成果二
1．6．3 創(chuàng)新成果三
1．6．4 創(chuàng)新成果四
2 基于三維模式深部巖溶隧道含水地質(zhì)高精度探測(cè)正反演算法的優(yōu)化與建立
2．1 含水構(gòu)造電阻率法超前探測(cè)正演模擬
2．2 電阻率法隧道超前探測(cè)數(shù)值正演
2．2．1 含導(dǎo)水地質(zhì)構(gòu)造地電模型
2．2．2 隧道超前探測(cè)裝置形式
2．2．3 電阻率法隧道含水構(gòu)造超前探測(cè)數(shù)值正演
2．2．4 電阻率法超前探測(cè)的干擾識(shí)別與去除方法
2．3 電阻率法隧道超前探測(cè)物理模型試驗(yàn)
2．3．1 試驗(yàn)裝置系統(tǒng)
2．3．2 含水構(gòu)造超前探測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
2．4 基于激發(fā)極化法的隧道含水構(gòu)造超前探測(cè)技術(shù)
2．4．1 激發(fā)極化法隧道超前探測(cè)三維觀測(cè)方式
2．4．2 隧道含水地質(zhì)構(gòu)造超前探測(cè)三維成像技術(shù)
2．5 隧道含水體水量估算技術(shù)
2．5．1 模型試驗(yàn)研究
2．5．2 隧道含水體水量估算技術(shù)
2．6 基于不等式約束的小二乘反演方法
2．6．1 不等式約束的施加
2．6．2 三維電阻率反演流程
2．6．3 三維電阻率反演計(jì)算效率
2．6．4 算 例
2．7 工程應(yīng)用
2．7．1 工程概況與地質(zhì)分析
2．7．2 含水體三維成像與定位
2．7．3 半衰時(shí)之差數(shù)據(jù)解釋
2．7．4 開挖結(jié)果
2．8 本章小結(jié)
3 二電流激發(fā)極化法探測(cè)儀器系統(tǒng)
3．1 C8051F020簡(jiǎn)介
3．2 發(fā)射機(jī)
3．2．1 直流恒流電源設(shè)計(jì)
3．2．2 單片機(jī)控制模塊
3．2．3 測(cè)量接地電阻
3．3 接收機(jī)
3．3．1 單MCU模式
3．3．2 PC+MCU模式
3．4 本章小結(jié)
4 大電流脈動(dòng)恒流供電優(yōu)化技術(shù)
4．1 信號(hào)采集
4．1．1 輸入信號(hào)的前級(jí)處理
4．1．2 自適應(yīng)增益放大
4．2 系統(tǒng)實(shí)時(shí)
4．2．1 發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)
4．2．2 接收機(jī)實(shí)時(shí)
4．3 數(shù)據(jù)在CF卡中的文件存取
4．3．1 FAT文件系統(tǒng)
4．3．2 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)CF卡中的FAT文件存取
4．4 信號(hào)提純技術(shù)
4．4．1 去除電磁干擾
4．4．2 PID調(diào)零去除極化干擾
4．4．3 小波變換去噪
4．5 本章小結(jié)
5 泥質(zhì)充填斷層破碎帶三維注漿擴(kuò)散機(jī)理
5．1 注漿理論概述
5．1．1 注漿理論
5．1．2 注漿理論研究中存在的不足
5．1．3 本課題研究?jī)?nèi)容
5．2 泥質(zhì)充填斷層破碎帶的注漿擴(kuò)散機(jī)理
5．2．1 三維斷層帶注漿方案設(shè)計(jì)
5．2．2 三維注漿擴(kuò)散試驗(yàn)監(jiān)測(cè)參數(shù)分析
5．2．3 開挖揭露注漿漿脈分布情況
5．3 隧道富水?dāng)鄬悠扑閹С白{參數(shù)方法
5．3．1 流固耦合理論
5．3．2 隧道開挖數(shù)值模型創(chuàng)建
5．3．3 滲流場(chǎng)及圍巖變形規(guī)律分析
5．3．4 注漿加固圈厚度
5．4 本章小結(jié)
6 泥質(zhì)充填斷層破碎帶整治關(guān)鍵技術(shù)
6．1 階梯式恒壓靜定終壓控制注漿技術(shù)理論
6．1．1 基于廣義賓漢體時(shí)變的優(yōu)勢(shì)劈裂注漿機(jī)制研究
6．1．2 注漿參數(shù)與漿液優(yōu)勢(shì)劈裂擴(kuò)散距離的關(guān)系
6．2 突水突泥災(zāi)害治理原則與技術(shù)路線
6．2．1 災(zāi)后搶險(xiǎn)注漿治理
6．2．2 斷層帶控制注漿加固技術(shù)指標(biāo)
6．3 斷層帶控制注漿加固方案及實(shí)施過程
6．3．1 鉆探注漿施臺(tái)設(shè)計(jì)
6．3．2 地球物理探測(cè)
6．4 階梯式恒壓靜定終壓控制注漿關(guān)鍵技術(shù)
6．4．1 注漿壓力差異控制技術(shù)
6．4．2 注漿速率梯度控制技術(shù)
6．4．3 控制液動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)技術(shù)
6．5 注漿參數(shù)
6．5．1 擴(kuò)散半徑及鉆孔間距
6．5．2 漿液配比
6．5．3 注漿結(jié)束終壓
6．5．4 注漿速率
6．6 工程應(yīng)用
6．6．1 工程概況
6．6．2 周邊帷幕注漿工程實(shí)施
6．6．3 注漿速率控制及控制液調(diào)節(jié)
6．6．4 注漿終壓控制
6．6．5 注漿效果分析
6．7 本章小結(jié)
主要參考文獻(xiàn)
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