特殊地质隧道建造关键技术

目录 理论篇 第1章 特殊地质隧道简介 3 1.1 特殊地质隧道定义 3 1.2 特殊地质隧道分类 3 1.2.1 瓦斯隧道 3 1.2.2 石膏质岩隧道 4 1.2.3 层状围岩隧道 6 1.3 本章小结 8 第2章 隧道精细化动态地质模型建立方法 9 2.1 隧道多源地质信息特征 9 2.1.1 初期地质信息 9 2.1.2 地质信息更新 10 2.2 多源数据融合的隧道精细化动态地质模型 12 2.2.1 多源地质数据库 12 2.2.2 隧道三维地质模型 12 2.3 本章小结 13 第3章 瓦斯隧道突出危险性预测及控制技术 14 3.1 煤与瓦斯突出机理 14 3.1.1 瓦斯主导学说 14 3.1.2 地应力主导学说 15 3.1.3 应力分布不均匀假说 16 3.1.4 化学本质假说 16 3.1.5 综合作用假说 16 3.2 瓦斯隧道突出危险性预测方法 17 3.2.1 瓦斯压力法 17 3.2.2 钻屑指标法 18 3.2.3 综合指标法 19 3.2.4 R值指标法 19 3.2.5 钻孔瓦斯涌出初速度测定方法 20 3.3 瓦斯隧道揭煤防突控制技术 21 3.3.1 瓦斯隧道揭煤瓦斯高效抽采关键技术 21 3.3.2 瓦斯隧道揭煤流程 29 3.3.3 瓦斯隧道揭煤安全保障体系 32 3.3.4 瓦斯隧道揭煤瓦斯抽采效果评价体系 34 3.4 本章小结 41 第4章 石膏质岩隧道灾害控制及优化设计技术 42 4.1 石膏质岩对隧道支护结构的腐蚀特性 42 4.1.1 混凝土腐蚀效果试验 42 4.1.2 钢筋腐蚀效果试验 49 4.2 石膏质岩时变特性试验 51 4.2.1 持续供水条件下吸水-膨胀演化试验 51 4.2.2 压力作用下吸水-膨胀演化试验 56 4.2.3 吸水-膨胀演化本构模型 61 4.3 考虑吸水-膨胀演化的隧道围岩-支护演化模型 64 4.3.1 围岩的弹-膨胀模型 65 4.3.2 围岩的弹-塑-膨模型 72 4.3.3 围岩的弹-脆-膨模型 77 4.3.4 基于半经验公式的支护结构特征方程 85 4.4 石膏质岩隧道衬砌结构时变可靠性分析方法 86 4.4.1 隧道衬砌结构时变灾害机理 86 4.4.2 可靠性分析基本理论 87 4.4.3 基于时变灾害机理的可靠度模型 90 4.5 本章小结 97 第5章 水平层状围岩隧道施工优化技术 99 5.1 水平层状围岩隧道破坏模式 99 5.1.1 层状岩体地质特征 99 5.1.2 层状围岩隧道应力场分析 101 5.1.3 层状围岩隧道变形破坏特征 104 5.2 水平层状围岩隧道施工优化方法 112 5.2.1 现代优化理论与方法 112 5.2.2 隧道施工全过程动态模拟方法 118 5.2.3 隧道初期支护参数优化方法 128 5.3 水平层状围岩隧道爆破优化技术 133 5.3.1 岩石爆破破岩机理 133 5.3.2 隧道爆破效果影响因素分析 136 5.3.3 基于全过程模拟的爆破参数优化方法 139 5.3.4 层状围岩隧道爆破效果评价体系及方法 146 5.4 本章小结 153 应用篇 第6章 特殊地质隧道 157 6.1 瓦斯隧道——华蓥山隧道 157 6.1.1 工程概况 157 6.1.2 工程地质状况 157 6.1.3 气候水文状况 160 6.1.4 不良地质现场 160 6.2 石膏质岩隧道——礼让隧道 161 6.2.1 工程概况 161 6.2.2 地层岩性 161 6.2.3 隧道水文地质 163 6.2.4 不良地质现象 164 6.3 近水平沙泥巨层隧道——四面山隧道 167 6.3.1 工程概况 167 6.3.2 地层岩性 168 6.3.3 地质构造及地震 169 6.3.4 隧道水文地质 170 6.3.5 不良地质现象 171 6.4 本章小结 173 第7章 华蓥山隧道瓦斯突出危险性预测及控制技术 174 7.1 华蓥山隧道瓦斯超前探测综合预报技术 174 7.1.1 地震波反射法 174 7.1.2 地质雷达法 176 7.1.3 超前钻探法 176 7.2 华蓥山隧道突出区段施工技术 177 7.2.1 区段煤层瓦斯赋存情况 177 7.2.2 揭煤防突总则 177 7.2.3 揭煤防突施工流程 178 7.2.4 瓦斯等有毒气体钻孔排放处理方案 178 7.2.5 瓦斯区段揭煤施工 184 7.3 华蓥山隧道煤层采空区施工技术 188 7.3.1 煤层采空情况 188 7.3.2 煤层采空区处治流程 189 7.3.3 煤层采空区处治措施 189 7.4 华蓥山隧道设备防爆改装 190 7.4.1 主要作业机械防爆改装原则和目标 191 7.4.2 防爆改装机械设备配置 191 7.4.3 防爆改装关键项目 192 7.5 本章小结 192 第8章 礼让隧道石膏质岩段灾害控制及优化设计 193 8.1 礼让隧道石膏质岩段灾害控制技术 193 8.1.1 礼让隧道石膏质岩段防排水技术 193 8.1.2 礼让隧道石膏质岩段围岩抗膨胀技术 196 8.1.3 礼让隧道石膏质岩段支护结构防腐蚀技术 198 8.2 礼让隧道石膏质岩段二衬结构时变可靠性分析 204 8.2.1 时变可靠度计算几何模型 204 8.2.2 材料参数的概率统计特征及时变特征 205 8.2.3 时变可靠度计算 207 8.2.4 时变可靠度的灵敏度分析 218 8.2.5 整体时变可靠度计算 221 8.2.6 原设计方案的时变可靠度计算结果 222 8.3 本章小结 222 第9章 四面山隧道设计施工优化 223 9.1 四面山隧道施工工艺优化 223 9.1.1 砂泥互层Ⅴ级围岩段隧道施工方法对比 223 9.1.2 砂泥互层Ⅴ级围岩段隧道施工方法优化 227 9.1.3 泥岩Ⅴ级围岩段隧道施工方法优化 231 9.1.4 泥岩Ⅴ级围岩段台阶日进尺及二衬时间优化 235 9.2 四面山隧道初期支护参数优化 239 9.2.1 四面山隧道砂泥互层Ⅴ级围岩段设计优化 239 9.2.2 四面山隧道泥岩Ⅴ级围岩段设计优化 248 9.2.3 四面山隧道砂岩Ⅳ级围岩段设计优化 249 9.2.4 四面山隧道泥岩Ⅳ级围岩段设计优化 250 9.3 四面山隧道爆破优化技术应用 251 9.3.1 四面山隧道爆破优化 251 9.3.2 四面山隧道爆破效果综合评估 262 9.4 本章小结 265 参考文献 267 彩版 269