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第1章 概述1

1.1引言1

1.2宜万铁路修建史2

1.2.1百年前的出川梦2

1.2.2短暂修路史4

1.2.3保路运动的连锁反应5

1.2.4梦想成真6

1.3宜万铁路选线史7

1.4宜万铁路概况9

1.4.1工程概况9

1.4.2主要技术标准11

1.4.3隧道工程11

1.5宜万铁路隧道工程难度16

1.6宜万铁路隧道施工中遭遇的主要不良地质17

1.6.1突水灾害17

1.6.2突水、突泥、突石、涌砂灾害21

1.6.3无水溶腔23

1.6.4高压富水大断层25

第2章 专项地质勘察27

2.1概述27

2.2遥感判释29

2.2.1地形地貌判释29

2.2.2区域地质判释30

2.2.3工程地质岩组划分30

2.2.4构造判释30

2.2.5岩溶判释31

2.3地质调绘33

2.3.1地质调查33

2.3.2地质调查成果33

2.4岩溶物探42

2.4.1物探方法选择42

2.4.2高频大地电磁43

2.5深孔钻探与孔内试验44

2.5.1深孔钻探44

2.5.2水文地质试验45

2.5.3综合测井45

2.5.4地应力测试45

2.5.5电磁波CT46

2.5.6全景式数码摄影50

2.6地下水示踪试验52

2.7水土石试验65

2.8地下水长期观测65

2.8.1勘察阶段65

2.8.2施工期间67

第3章 岩溶特征分析69

3.1岩溶地质条件69

3.1.1地层条件69

3.1.2构造条件70

3.1.3水文条件70

3.2岩溶形态及类型71

3.2.1地表岩溶形态72

3.2.2地下岩溶形态74

3.2.3岩溶类型76

3.3岩溶特征分析78

3.3.1地理位置特点79

3.3.2高程分带特点79

3.3.3地层分布特点81

3.3.4地质构造特点82

3.3.5地下水循环特点83

3.3.6岩溶水文地质特征84

3.3.7岩石水化学特点91

3.4典型1级风险隧道岩溶特征分析91

3.4.1野三关隧道91

3.4.2齐岳山隧道92

3.4.3八字岭隧道94

第4章 超前地质预测预报技术96

4.1国内外研究现状96

4.2预报内容、特点、原则、范围与方法98

4.2.1预报内容98

4.2.2预报特点99

4.2.3预报原则100

4.2.4预报范围101

4.2.5预报方法101

4.3预测预报体系113

4.3.1施工地质分级113

4.3.2预报体系建立114

4.3.3仪器设备116

4.3.4基本技术标准117

4.3.5工艺要点118

4.3.6成果资料的判析与传达121

4.4组织与管理122

4.4.1制度化管理122

4.4.2职能化管理122

4.4.3专项性管理123

4.4.4纳入工序管理123

4.4.5费用分配管理123

4.5预测预报方法研究123

4.5.1 TSP法预测预报124

4.5.2地质雷达预测预报133

4.5.3红外探水预测预报134

4.5.4超前水平钻探预测预报136

4.5.5小结138

4.6钻机设备选型及钻进速度研究139

4.6.1钻机类型及主要性能指标139

4.6.2钻机钻进能力研究与试验147

4.6.3小结149

4.7利用超前隧道对滞后隧道超前预报149

4.7.1水平钻探对滞后隧道超前探测149

4.7.2单点反射法对滞后隧道的超前探测149

4.8隧道周边隐伏溶洞探测151

4.8.1隧道周边隐伏溶洞安全厚度影响因素分析151

4.8.2隧道与周围隐伏溶洞间安全距离分析166

4.8.3隧道周边溶洞探测183

4.9工程案例186

4.9.1野三关隧道F18断层预测预报186

4.9.2大支坪隧道“990溶腔”预测预报190

4.9.3云雾山隧道“526、617溶腔群”预测预报191

4.9.4马鹿管隧道穿越垮岩湾暗河段预测预报196

4.10结论与体会197

第5章 释能降压技术199

5.1释能降压法施工方针199

5.2释能降压法适用条件与实施时机199

5.3释能降压法主要内容199

第6章 信息化注浆技术201

6.1概述201

6.1.1工程概况201

6.1.2 F11断层工程地质及水文地质202

6.1.3前期全断面帷幕注浆施工205

6.2信息化注浆理论215

6.2.1信息化注浆理念215

6.2.2注浆可靠性数值分析218

6.3探孔注浆模式222

6.3.1传统的先探后注循序渐进模式222

6.3.2探注相结合模式224

6.4注浆作业断面224

6.4.1上下半断面钻孔注浆平行作业试验224

6.4.2注浆工作合理化断面试验研究227

6.5硫铝酸盐水泥浆新型注浆材料229

6.5.1硫铝酸盐水泥229

6.5.2硫铝酸盐水泥单液浆研究230

6.5.3硫铝酸盐水泥单液浆性能特点232

6.5.4工程案例233

6.5.5小结233

6.6机械设备配套234

6.6.1钻孔设备234

6.6.2注浆设备240

6.7注浆参数控制241

6.7.1注浆压力控制241

6.7.2注浆分段长度控制241

6.7.3强化注浆控制242

6.7.4注浆结束标准控制242

6.8注浆效果检查评定242

6.8.1 p-Q-t曲线分析法243

6.8.2钻孔出水量分析法244

6.8.3注浆量分析法245

6.8.4检查孔出水量分析246

6.8.5检查孔稳定分析248

6.9信息化注浆法评价249

6.9.1可靠性分析251

6.9.2适应性分析252

6.9.3经济性分析253

6.10注浆标准化管理257

6.10.1工作程序257

6.10.2参建各方职责258

6.10.3物资管理259

6.10.4注浆工程数量控制与管理259

6.10.5注浆过程控制与管理260

6.10.6技术资料管理260

6.10.7组织管理制度260

6.10.8对专业队伍要求260

6.10.9停工管理261

6.10.10关于奖惩261

6.10.11费用管理261

6.11工程案例261

6.11.1齐岳山隧道进口平导第五循环261

6.11.2齐岳山隧道进口正洞第二循环265

6.11.3齐岳山隧道出口正洞第二循环270

6.12结论与体会275

第7章 结构防排水技术277

7.1岩溶突水、突泥主要影响因素277

7.1.1地质原因277

7.1.2气象条件278

7.1.3施工因素278

7.2岩溶突水、突泥机理278

7.2.1止水岩柱受拉破坏279

7.2.2裂隙剪切破坏280

7.2.3裂隙水力扩张280

7.2.4关键块体失稳280

7.3岩溶隧道溶腔富水分级280

7.4岩溶隧道防排水原则281

7.4.1岩溶隧道溶腔段施工期防排水原则281

7.4.2岩溶隧道运营期防排水原则283

7.5隧道结构防排水系统283

7.5.1岩溶隧道结构防排水系统模式284

7.5.2宜万铁路岩溶隧道结构防排水系统285

7.6泄水洞排放岩溶水技术290

7.6.1国内典型隧道泄水洞调研290

7.6.2泄水洞设计与施工295

7.6.3泄水洞在运营期的限排303

7.6.4洞外防排水系统设计303

7.6.5工程案例303

7.7反坡隧道抽排水308

7.7.1抽排水系统的设计原则308

7.7.2抽排水系统布局309

7.7.3管路配置309

7.7.4抽水量计算310

7.7.5水泵配置310

7.7.6供电系统310

7.7.7反坡抽排水管理312

7.8岩溶隧道结构可维护防排水312

7.8.1岩溶水对隧道防排水系统的物理和化学效应312

7.8.2岩溶隧道可维护防排水系统研究313

7.8.3现场试验及效果316

7.9结论与体会317

第8章 结构处理技术318

8.1岩溶分类318

8.1.1按形态大小分类318

8.1.2按充填特征分类319

8.1.3按充填物性质分类320

8.1.4按岩溶水量分类320

8.1.5按涌水动态变化特点分类322

8.1.6按地质构造特征分类322

8.2岩溶处理原则324

8.2.1处理原则324

8.2.2处理方案326

8.2.3处理方案适用范围326

8.3岩溶管道处理技术327

8.3.1无充填物岩溶管道处理327

8.3.2充填泥砂型岩溶管道处理330

8.3.3充填块石土型岩溶管道处理331

8.3.4过水型岩溶管道处理332

8.4大型干溶腔处理技术333

8.4.1混凝土立柱支顶方案333

8.4.2拱罩护顶方案336

8.4.3“托梁+板”跨越方案341

8.4.4“型钢混凝土+板”跨越方案342

8.4.5钢管群桩加固跨越方案343

8.4.6“桩基+承台”跨越方案344

8.4.7路基填筑跨越方案347

8.4.8拱桥跨越方案349

8.5穿越暗河段注浆处理技术353

8.5.1处理原则353

8.5.2工程案例：五爪观隧道暗河正交段注浆处理353

8.6大型充填型溶腔处理技术360

8.6.1处理原则360

8.6.2工程案例1：云雾山隧道DK247+562溶腔处理360

8.6.3工程案例2：马鹿箐隧道DK255+978溶腔处理363

8.7高压富水断层处理技术382

8.7.1处理原则382

8.7.2工程案例1：别岩槽隧道F1断层处理383

8.7.3工程案例2：齐岳山隧道出口砂岩高压裂隙水处理388

8.7.4工程案例3：齐岳山隧道F11高压富水断层处理394

第9章 隧道结构长期受力特征分析429

9.1国内外研究现状430

9.2岩溶隧道水压工程测试及分析433

9.2.1测试方法433

9.2.2现场测试及计算433

9.2.3影响水压大小因素分析434

9.2.4岩溶隧道水压确定436

9.2.5降雨响应438

9.2.6水压曲线特征438

9.3隧道衬砌水压模型试验439

9.3.1试验目的439

9.3.2试验方案439

9.3.3全封堵条件下试验结果及分析445

9.3.4不同排水量条件下试验结果及分析450

9.4隧道衬砌水压数值分析454

9.4.1计算模型454

9.4.2注浆对衬砌水压分布规律的影响分析455

9.4.3不同排水量对衬砌水压分布规律的影响分析459

9.5隧道衬砌结构受力长期监测工程案例460

9.5.1马鹿箐隧道DK255+978溶腔461

9.5.2野三关隧道DK124+602溶腔468

9.5.3云雾山隧道DK245+617溶腔471

9.5.4云雾山隧道DK247+562溶腔475

9.5.5大支坪隧道DK132+990溶腔477

9.5.6齐岳山隧道F11高压富水大断层485

9.6结论与体会490

第10章 风险管理与控制492

10.1国内外研究现状492

10.2风险管理基本理论494

10.2.1风险的概念494

10.2.2风险的分类494

10.2.3风险的本质495

10.2.4风险产生的机理496

10.3风险管理的流程与方法498

10.3.1隧道风险评估依据498

10.3.2风险分析与评估的主要方法499

10.3.3风险分析步骤502

10.4野三关隧道风险评估工程案例507

10.4.1工程概况507

10.4.2风险识别508

10.4.3风险估计515

10.4.4风险评价519

10.4.5重点风险等级分布520

10.4.6风险控制521

10.4.7小结523

10.5宜万铁路复杂隧道风险管理523

10.5.1宜万铁路风险管理体系524

10.5.2识别评估体系525

10.5.3决策管理体系528

10.5.4技术应对体系544

10.5.5安全措施体系544

参考文献555