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篇1：铁路隧道工程中衬砌新工艺的应用论文
铁路隧道工程中衬砌新工艺的应用论文
摘要本文总结了宝兰铁路客运专线隧道二衬施工中采用的新工艺，采用钢端模固定环向中埋式止水带施工工艺和固定工装固定矮边墙纵向中埋式止水带，解决了环向和纵向止水带线型弯曲、定位困难的问题，确保止水带不偏位、不变形;采用轨行式水沟电缆槽台车，起到控制水沟线形歪斜，提高施工工效等效果;采用自行式液压仰拱台车，实现了隧道仰拱快速、高效的施工，确保了隧道工程质量及安全。
关键词隧道施工；液压仰拱台车；水沟电缆槽；止水带固定工装
宝兰铁路客运专线隧道施工针对隧道二衬端头止水带易偏位变形、矮边墙中埋式止水带易跑位、仰拱圆弧面难以控制、水沟线形歪斜等易产生隐患或影响进度等关键环节，进行了隧道施工科技攻关研究，并在实际工程中采用了二衬台车钢端模、止水带固定工装、轨行式液压水沟电缆槽台车及自行式液压仰拱台车等工法和工装设备，取得了较好的效果。
1工程概况
宝鸡至兰州客运专线东起陕西省宝鸡市，自西宝客专宝鸡南站引出，沿渭河峡谷南岸向西，至甘肃省天水市麦积区新建天水南站，出站下穿c河及天水北山滑坡群，沿天f公路向西北方向至秦安县设站，出站沿天f公路西行，经通渭县、定西市至兰州市榆中县，穿越皋兰山、沈家岭后引入终点兰州西站。宝兰铁路客运专线BLZQ－2标，里程起讫范围为:DK655+448～DK683+620，全长28．172km。其中桥梁长1．08km，占线路的4%，隧道长27．055km，占线路的96%，整个标段以隧道为主，共有双线隧道6．5座，分别为5899延km的太宁隧道、7621延km的晁峪隧道、6306延km安平隧道、3731延km的林光村隧道、1706延km的南马棕山隧道及千家沟隧道、1735延km的牛背隧道(半)。隧道二衬采用模筑混凝土台车组织施工，仰拱采用仰拱台车组织施工。隧道防水要求达到一级防水标准，施工采用“防、排、堵、截结合，因地制宜，综合治理”的原则。隧道拱墙每环设置背贴式、中埋式钢边止水带，仰拱与拱墙交接处设置中埋式止水带、止水条。隧道两侧设纵向通长电力、电信、水沟电缆槽。
2新工艺的运用
2.1二衬台车钢端模
针对隧道二衬端头止水带易偏位变形及端部混凝土不平整的.问题，对二衬台车钢端模进行改造设计，二衬台车钢端模构造如图1所示，主要由二衬台车+固定钢模+活动钢模+内侧木模及顶托、工字钢固定后座等组成。钢端模分块尺寸、重量，及联接情况如下:钢端模由固定钢端模D2及活动钢端模D1组成，每块长度为402mm，重量分别为14．2Kg、11．9Kg;每块钢端模设计为L型结构，高度均为210mm，宽度分别为220mm、150mm(可根据设计止水带的位置进行适当调整)。隧道二衬台车钢端模技术的应用，很好的确保了二衬端部混凝土表面的平整、不变形;固定钢模及活动钢模很好的固定了环向止水带的位置，并保护止水带不受损伤。解决了隧道二衬施工端部不平整及止水带褶皱变形等问题，确保了隧道施工质量，效果显著。
2.2止水带固定工装
一般隧道施工中仰拱和拱墙分开浇筑，为确保仰拱与拱墙之间施工缝的防水性能，需在浇筑仰拱时沿纵向铺设中埋式止水带。传统的施工工艺一般存在纵向止水带定位困难、施工效率低、成型后止水带线型弯曲、止水效果差等问题。为解决这点问题，研究设计了纵向止水带固定工装的方法，其构造如图2所示。主要由定位销、U型定位钢筋、加密U型卡具、纵向角钢等部件组成。按矮边墙施工每工班施工长度，该工装纵向角钢长度设计为10～12m、定位销及U型钢筋每150～200cm设置一道。技术成果的应用，解决了纵向止水带线型弯曲、定位困难的问题。在矮边墙施工过程中，准确、稳固的对纵向止水带进行定位，确保隧道施工质量，取得良好效果。
2.3轨行式液压水沟电缆槽台车
2．3．1轨行式液压水沟电缆槽台车构造为满足电力、通信以及隧道排水等功能要求，需在轨道两侧设置水沟及电缆槽。为提高施工效率同时保证施工质量，采用轨行式液压水沟电缆槽台车，其构造如图3～4所示。主要由桁架支撑系统、行走系统、液压系统、模板系统等组成。台车长度为10～12m，每3m间隔设置4道桁架;行走系统采用轨行式，液压电气驱动;桁架两侧设置支撑梁，采用液压杆件连接模板系统;模板采用整体钢模，长度同台车长度。2．3．2轨行式液压水沟电缆槽台车优点和效果质量控制好:轨行式液压水沟电缆槽台车采用整体钢模设计，模板强度大、稳定性好，避免施工过程中出现“跑模”现象;并在钢模上设置附着式振动器，振动时间采用数控方式，确保了振动效果，避免出现蜂窝麻面、翻砂等现象。施工效率高:隧道水沟电缆槽传统施工方法采用小块模板进行拼装，整体性差，模板安装及加固支撑、模板拆除耗时较长，每循环施工模板采用人工倒运，施工效率低，每循环施工周期约3天。采用轨行式液压水沟电缆槽台车进行施工，台车拼装完成后，每次施工作业只需要安装钢轨，台车就位后，全自动进行操作，进行模板的就位，不需拼装和拆除模板，施工快捷，每循环施工周期1天。水沟电缆槽台车施工的水沟、电缆槽效果详如图5。
2.4自行式液压仰拱台车
2．4．1自行式液压仰拱台车构造根据相关要求，仰拱浇筑与仰拱填充要分开浇筑，且仰拱混凝土要一次性浇筑(即不留施工缝)。因仰拱中部弧度较小，坡度平衡，可不设模板;而两侧混凝土由于坡度较大，且需预留施工缝、安装止水带，需设置模板。浇筑时先采用自然摊铺的方法从中间向两边浇筑，浇至仰拱模板下沿时，改由仰拱两侧的顶部入模。根据上述浇筑方法，为保证浇筑质量，加快施工进度，采用自行式液压仰拱台车，该台车总体构造如图6，主要由纵向主梁、圆弧模板、行走系统及配重平台、液压系统、端头模板及支撑系组成，其中仰拱模板构造。2．4．2自行式液压仰拱台车的优点采用仰拱台车，确保仰拱与填充层分开浇筑，施工规范。施工效率高:传统的施工方法，仰拱每循环施工周期为4天，采用仰拱台车施工，每循环施工周期为2.5天。确保步距红线不超标:采用仰拱台车施工，每月的仰拱进尺可达到120～144m，与围岩开挖进尺相匹配，有力的保证了仰拱距离掌子面的距离不超标。现场施工实体效果图。
3结语
本文总结了在铁路隧道仰拱施工及水沟电缆槽等的施工过程中，系列新技术成果的成功应用，实现了隧道仰拱快速、高效的施工，确保了隧道工程质量及安全，无论在施工进度还是施工质量上均得到了很好的控制，取得了显著的经济效益;同时为隧道施工提供了工程实践参考。
参考文献
［1］肖广智.铁路隧道施工新技术［M］.北京:人民交通出版社，
［2］柳其圣.液压仰拱台车在铁路隧道施工中的应用分析［J］.铁道建筑技术，2016，4:115－117.
［3］周继涛，卢江华，张宁.自动液压成型台车在隧道水沟电缆槽施工中的应用［J］.公路交通科技:应用技术版，2016，7:271－272.
［4］李彦乐.特长隧道水沟电缆槽整体移动模架施工技术［J］.山西建筑，2016，43(7):191－193.
篇2：音频大地电磁在铁路隧道工程勘察中的应用
音频大地电磁在铁路隧道工程勘察中的应用
对于长大深埋铁路隧道的工程地质勘察,音频大地电磁(AMT)已经成为目前最为行之有效的物探勘察手段之一.音频大地电磁(AMT)测深法利用天然电磁场信号为场源,观测天然电磁场的时间序列信号,然后将时间序列数据转化为频率域数据,进而计算出每个频点的电阻率值和相位阻抗.野外采集的时间序列原始数据,经过Robust处理和带地形的'二维反演,能真实反应地下的地质信息.通过近几年在青海某铁路隧道等工程的应用,取得了较好的效果.
作 者：朱光喜 Zhu Guangxi 作者单位：铁一院甘肃勘察院,兰州,730000 刊 名：工程地球物理学报 英文刊名：CHINESE JOURNAL OF ENGINEERING GEOPHYSICS 年，卷(期)： 06(3) 分类号：P631.3 关键词：音频大地电磁 AMT 铁路隧道 工程勘察 Robust处理 二维反演篇3：隧道工程中超前注浆小导管的应用论文
隧道工程中超前注浆小导管的应用论文
摘要：结合某隧道工程施工建设项目，提出了相比较其他施工方案而言，超前注浆小管道技术方案是最为经济的方案，详细论述了超前注浆小管道技术的加固机理和施工工艺流程，同时对其作出了总结，希望能对类似的工程起到一定借鉴作用。
关键词：隧道工程；岩体破碎带；超前注浆小管道
0引言
这几年来，随着快速发展的生活节奏，也提高了对行车时间的要求。行车速度主要是由自行车辆速度和线路距离长短决定的[1]。在一定程度上，新建线路行车时间主要是由线路距离的长度决定的，而线路距离则是由线路选择决定的，在中低山区地带，选取线路上需要多加考虑浅埋暗挖复杂地质条件下隧道的比重。在开挖埋深浅、严重风化和岩体破碎带的围岩上需要先采取超前支护的办法，超前注浆小导管技术具有独特的施工技术，已经被广泛应用在隧道工程破碎带施工的超前支护方案。
1工程概况
本工程为某隧道施工建设项目，全长约为3440m，地势起伏变化大，较为陡峭，沟谷冲沟发育。地面具有490～740m的高程，洞身段山坡具有较为陡倾的自然坡度，变化较大，纵向自然坡度为20～30°左右，进出口横纵向坡度分别为15～20°和15°，隧址区多数是林木，植被覆盖率达到了90%。隧道穿越地层主要使用花岗岩和花岗闪长岩组成，在进出口路段，该花岗岩和花岗闪长岩有出露，由于不同的倾入时间，会导致不同的性质，地质构造的作用影响到地层，具有节理裂隙发育，富集的地下水、较差的工程性质。洞口不良地质问题主要是由泥岩风化削落和砂岩危岩落石造成。隧道的浅埋和断层构造带是GDK111+400～GDK111+500，该路段具有发育节理裂隙、破碎岩体、较差的岩土力学性质和整体稳定性、发育地下水、可能会发生坍塌、突水和突泥的问题。物探低阻异常带是GDK112+400～GDK112+700，该路段也是具有发育节理裂隙、破碎岩体、较差的岩土力学性质和整体稳定性、发育地下水、可能会发生坍塌、突水和突泥的问题。隧道的浅埋和断层构造带还有GDK113+600～GDK113+800，该路段具有破碎岩体、发育地下水、可能会发生坍塌、突水和突泥的问题。
2超前注浆小导管技术方案的确定
由于本工程具有较浅的埋深、丰富的地下水，较为破碎的岩体，较差的'围岩自稳能力，需要对其进行保护，否则容易造成掌子面失稳坍塌，因此为了确保隧道施工的安全和施工质量，需要采取一定的加固措施来确保岩石开挖的稳定。在软弱岩层施工的时候必须遵循快速的理念和“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”原则，对本工程的破碎带使用超期注浆小导管技术方案进行施工[2]。
3超前注浆小导管的加固机理
3.1梁支撑效应
由于制造小导管是使用无缝钢管材料，因此在施工小导管的时候，按照一定的角度将小导管的前端插入到开挖断面外深部围岩，后端则是在钢拱架上面进行支撑，并焊接在钢拱架上，在开挖隧道之后可以对卸荷产生的部位松动压力进行有效承受。
3.2水化凝结作用
浆液进行流动和扩散的事后中会有化学和物理反应，从而可以凝结成具有一定强度和低透水性的结石体，并且伴随着大量的水化热产生，降低了破碎带岩层含水量和提高了其强度。
3.3承载拱作用
在开挖隧道之后，会失去拱顶部位岩石的稳定，可能会有坍塌问题产生并形成自然拱。之后应力集中在隧道的两边而逐渐破坏，从而导致进一步扩大顶部坍塌而形成坍落拱。使用注浆小导管技术进行超前预加固的时候，可以很好形成注浆管为中心的拱形加固体。
3.4雨伞作用
将浆液填充在破碎带岩层中，可以对破碎带软弱围岩进行固结，在初支外形处形成一把可以拒地层渗水在初支之外的雨伞，将围岩的抗渗性提高，从而起到较好的堵水效果[3]。
3.5钢混作用
破碎岩石利用浆液的凝结作用，不仅将围岩的强度增大，同时也和超前小导管连接成整体。
4施工方案
4.1施工工艺流程
超前注浆小导管的施工过包括以下几个方面：施工准备→钻孔→清孔→小导管制作和安装→制备浆液→注浆。
4.2材料和技术参数选择
制作超前小导管使用的是具有42mm、3.5mm厚度、4.5m长度的热轧无缝钢管，沿着140度的拱顶范围内进行布置，环向间距和纵向间距分别控制40cm和3m左右，纵向相邻两排的水平投影搭接长度需要超过1m，外插角为5～15°进行交错布置，每环小导管的数量控制在44根左右[4]。本工程的浆液使用的是具有较高凝结率、较大抗压强度的水泥水玻璃双浆液，按照1:1～1:1.06的水泥水玻璃比，压浆的压力控制在0.5～1MPa之间，并以设计的注浆量和设计注浆压力双重控制作为完成注浆施工的标准，在单孔正常进行注浆没有出现渗漏的问题的时候，注浆终压和注浆量都达到设计标准的时候，就可以将该孔的注浆施工结束，公式（1）是计算设计注浆量：V=πR2LNαβ（1）式中：浆液注浆量为V，浆液扩散半径为R，注浆段长度为L，岩层空隙率为N，一般断层破碎带至为0.5，有效注浆系数为a，一般取0.3～0.9，浆液损耗系数为B，一般取为1.2～1.5。
4.3施工重点
4.3.1钻孔小导管按照设计位置使用风钻进行钻孔施工。在钻孔的过程中，由于初期支护型钢具有0.6m/榀的纵向间距，超前小导管具有3m的纵向间距，为了确保钻孔位置的准确性和钻孔质量问题，可以在初支工20a工字钢预打孔，并将小导管的尾部需要连接在钢架上形成一个统一的整体，这样可以起到超前锚杆的作用，从而有效地将支护的刚度提高了。4.3.2安装超前小导管从专用的顶头处顶进钢管，顶进钻孔的长度需要控制在90%管长深度内。将挡圈焊在钢管的末端，为了方便小导管在顶进孔内支护，能够确保严密堵塞住外壁和岩壁间隙，可以使用胶泥麻筋将其缠箍成楔形状。为了方便小导管能够和钢支撑焊接在一起，小导管的尾端需要有足够长度露出。在顶进钢管的时候，为了确保管口能够连接好注浆管，需要确保管口不会出现受损变形的问题。4.3.3注浆以设计的注浆量和设计注浆压力双重控制作为完成注浆施工的标准，在单孔能够正常进行注浆没有出现渗漏的问题时，注浆终压和注浆量达到了设计的标注之后，就可以将该孔的注浆施工结束，在完成一个注浆管的施工之后，就可以迅速将注浆软管卸下，将其清洗干净之后，移到下一根注浆管进行使用。如果出现较长时间的停泵，那么需要对下一根注浆管进行注浆之前，需要将注浆管内所残留的浆液清理掉。在完成注浆施工，需要将超前小导管牢固地焊接在钢架上，将钢筋网铺设在钢架内，进行喷射混凝土。
5结语
针对当前山区隧道线路中存在开挖埋深浅、严重风化和岩体破碎带的围岩上，采取超前支护方案是可行方案之一。文章通过结合某隧道工程实例，项目所处地区地势起伏变化大，较为陡峭，沟谷冲沟发育。鉴于岩体破碎、围岩自稳差，最终采取超前注浆小导管支护方案。文章针对工程实施时的各个施工环节总结出施工重点。从本工程实施效果来看，经支护后的隧道在运营过程中未发生事故，表明支护方案的可行性，为同类工程提供参考借鉴。
参考文献：
[1]冯海鹏，马可理，金沛先.超前注浆小导管在破碎围岩地质隧道中的应用[J].山西建筑，（8）：138-139.
[2]宋公仆.洞湾隧道超前支护施工技术分析[J].交通科技与经济，（7）：80-82.
[3]张志强.超前注浆小导管施工技术探究[J].中国新技术新产品，2012（4）：116.
[4]王财普.浅析隧道施工过程中超前注浆导管的应用[J].科技促进发展，（2）：15-18.
篇4：EH4中隧道工程地质勘察应用论文
关于EH4中隧道工程地质勘察应用论文
1、研究区地质-地球物理特征
研究区主要地层岩性为第四系松散堆积层（碎石土）和泥灰岩、砂岩、灰岩及片岩。测区岩（土）体电阻率参数表.小于300Ωm；泥灰岩电阻率较低，而片岩、灰岩电阻率较高，通常大于1000Ωm；含水断层破碎带电阻率呈现急剧下降趋势。这种构造与围岩体间的差异特征，因此研究区具备开展大地电磁法探测查找断裂构造的工作条件。为了在视电阻率成果图中更直观、明了地看出各种地电性变化及构造特征，对测试原始数据进行如下公式计算：s=100×log10，(1)式(1)中，s为经过计算后的视电阻率值，Ωm；为测试电阻值，Ωm。
2、工作内容
2.1工作方法
勘探采用仪器为StrataGemEH4电磁成像系统，该仪器使用交变电磁场，不受高阻层的影响，特别是高阻薄层。在沙漠、山前卵石层覆盖区均能有效探测地下深部的地质信息。每个测点工作结束后，现场提供电磁场功率谱、振幅谱、视电阻率、相位、相关度、一维反演等信息，以便检查质量，确保野外资料可靠，可采用EMAP法测量，即连续电磁阵列剖面法，其工作效率高[1]。根据勘察目的，结合工作现场对比试验，本次EH4大地电磁测深选取最优电极矩为20m，为确保数据质量与工作实效，仪器采集分频段进行，上述频带又分成三个频组：一频组：10Hz～1kHz；二频组：500Hz～3kHz；三频组：750Hz～100kHz，在本次数据采集过程中，对三个频组的数据全部采集，且每个频组采集叠加次数不少于8次，根据现场测试结果，对部分频组进行多次叠加。
2.2采集方法
在数据采集之前进行平行试验，在工区进行仪器自检，确定仪器工作正常。所谓平行试验是指将两个电极相互平行摆放（如X方向），两个磁棒也朝同一方向摆放（如Y方向），利用相同参数进行采集，经试验，两个不同电极及磁棒所得的谱线图一致，故所计算的视电阻率曲线也是一致的，仪器工作正常。在试验工作结束后，开始数据采集工作。
3、、成果分析
3.1室内资料整理
电磁法探测是根据电磁波在地下岩层中传播时存在的时差性来反映地下介质的物性差异，即地下介质电场强度、磁场强度和相位的`差异；资料处理就是依据电场强度、磁场强度和相位的差异计算视电阻率值和相位值。a)采用在野外实时获得的时间序列Hy、Ex、Hx、Ey振幅进行FFT变换，获得电场和磁场虚实分量和相位数据φHy、φEx、φHx、φEy，读取@文件（该文件将文件号、点线号、电偶极子长度等信息建立起一一对应关系），读取Z文件（该文件是一个功率谱文件，包含频率、视电阻率、相位）。通过ROBUST处理等，计算出每个频率（f）点相对应的平均电阻率与相位差（φEH），根据趋肤深度的计算公式，将频率-波阻抗曲线转换成深度-视电阻率曲线进行可视化编辑；在一维反演的基础上，利用EH-4系统自带的二维成像软件IMAGEM进行快速自动二维电磁成像，根据区域地质情况进行数据的反复筛查，编辑病坏数据必要时剔除[2]；b)对每个频率（f）点相对应的平均电阻率与相位差（φEH）数据进行初步处理分析后，采用商业MTsoft2D2.3大地电磁专业处理软件进行二维处理。该软件采用模块开发，由数据管理模块（DataManager）、正演模块（MTForWardSoft）、数据预处理模块（MTPreSoft）、数据反演模块（MT2DISoft）和反演结果显示模块（MTViewInvSoft）五部分组成。对测线数据进行总览以后进行预处理后，执行静态校正和空间滤波；分别以BOSTIC一维反演结果和OCCAM一维反演结果建立初始模型，进行带地形二维非线性共轭梯度法（NLCG）反演，获得深度-视电阻率数据；c)对深度-视电阻率数据进行网格化，绘制频率-视电阻率等值线图，综合地质资料及现场调查情况，在等值线图上划出异常区，做出初步的地质推断。然后根据原始的电阻率单支曲线类型并结合已知地质资料确定地层划分标准，确定测深点深度，绘制视电阻率等值线图，结合相关地质资料和现场调查结果进行综合解释和推断；d)绘制剖面成果图，用反演输出的深度-视电阻率反演数据绘制出视电阻率等值线剖面图。首先在Surfer软件中绘制电阻率等值图，再转换到AutoCAD中，经修整完成最后的成果图，供分析、解释。
3.2、成果分析
资料分析依据地下地层间的物性差异。地层由于成因环境不同，同时受构造运动的影响，从而在纵向和横向上产生视电阻率和相位上的变化。岩层视电阻率值不仅与地层结构、构造、成份、成因有关，还与其岩石的颗粒大小、密度、地下水含量等因素有关。通过视电阻率变化特征，可以推断地下地层的分布规律、断裂构造等信息。a)，隧道设计线里程桩号K1+128～K1+184（地表里程桩号）/K1+086～K1+148（隧道洞身里程桩号），视电阻率值显示为低电阻异常区，推测此处为含水断层破碎带F1，倾角约为73°，宽度约为62m，从电阻率形态推断该断层为正断层。同时经过里程桩号K1+095左13m出钻孔验证在该位置106m以下（由于钻孔深度130m，断层破碎带未打穿）存在断层破碎带与物探推断结果基本一致。施工时应加强防护，以预防落石、塌方、等地质灾害的发生。隧道设计线里程桩号K1+791～K1+872（地表里程桩号）/K1+678～K1+762（隧道洞身里程桩号），视电阻率值显示为低电阻异常区，推测此处为含水断层破碎带F2。倾角约为75°，宽度约为75m，从电阻率形态推断该断层为逆断层。隧道设计线里程桩号K2+570～K2+656（地表里程桩号）/K2+416～K2+498（隧道洞身里程桩号），视电阻率值显示为低电阻异常区，推测此处为含水断层破碎带F3，倾角约为70°，宽度约为82m，从电阻率形态推断该断层为逆断层。隧道设计线里程桩号K4+004～K4+088（地表里程桩号）/K4+050～K4+132（隧道洞身里程桩号），视电阻率值显示为低电阻异常区，推测此处为含水断层破碎带F4，倾角约为80°，宽度约为82m，从电阻率形态推断该断层为正断层。隧道设计线里程桩号K4+535～K4+612（地表里程桩号）/K4+560～K4+640（隧道洞身里程桩号），视电阻率值显示为低电阻异常区，推测此处为含水断层破碎带F5，倾角约为103°，宽度约为80m，从电阻率形态推断该断层为正断层.b)K0+950右50m～K1+250右50m，平行设计隧道线，目的为查证F1断层平行设计隧道线K1+070右50m～K1+122右50m两侧电阻率存在较明显的电性差异且电阻率等值线形态扭曲，推测F1断裂由此通过，倾角约73°，宽度约52m，切割深度相对较大，从电阻率形态推断该断层为正断层.
4、结语
基本查明了断裂构造F1的展布特征，位于里程桩号K1+090～K1+142，同时与K1+070右50m～K1+122右50m位置断层破碎带位置相对应，结合以上两异常位置，推断F1走向为NE28°，倾角为73°，宽度为52m，为一正断层。物探勘察推断出断裂构造F2～F5，由于工作量偏少未作其平行线路，同时覆盖层较厚、无地质露头现象，故其断层走向暂且无法判断。实际应用结果表明，采用EH4大地电磁测深法开展并结合实地地形地貌特征进行工作布置，方法选择正确，资料真实可靠，满足勘察目的，查明了隧道构造分布情况。
篇5：混凝土裂缝在小浪底水利枢纽洞室衬砌工程中的应用论文
混凝土裂缝在小浪底水利枢纽洞室衬砌工程中的应用论文
简介:
裂缝是混凝土建筑物主要的老化病害之一,主要由干缩、砼自身质量、水泥水化热、温度、钢筋锈蚀、地基变形、荷载、碱骨料反应、地基冻胀等原......
关键字:
混凝土裂缝 小浪底 洞室衬砌
裂缝是混凝土建筑物主要的老化病害之一,主要由干缩、砼自身质量、水泥水化热、温度、钢筋锈蚀、地基变形、荷载、碱骨料反应、地基冻胀等原因引起。
小浪底水利枢纽南岸引水口工程洞室衬砌工程混凝土的设计指标为c20p8f100。施工条件:泵送,洞外拌和,洞内浇筑,洞内恒温17~180c。为控制裂缝的产生,施工中采取了以下措施。
1.控制干缩裂缝
混凝土的干缩裂缝主要是由于毛细管压力造成的。毛细管孔隙在干燥过程中逐步失水,产生很大的毛细管张力,混凝土体积产生收缩,由于混凝土周围存在约束,内部又有拉应力,当拉应力超过混凝土材料抗拉强度时,便产生了干缩裂缝。
干缩裂缝的控制方法有:
1.1降低混凝土单位用水量:
用水量的增加势必使剩余水增加,因此,从确保混凝土耐久性出发,应降低混凝土单位用水量。
1.2水泥的影响:
不同水泥,混凝土收缩也不同,按收缩值大小排序:矿渣水泥>普通水泥>粉煤灰水泥。
1.3降低混凝土周围约束:
若混凝土周围约束过大,内部拉应力无法释放,拉应力增大而使混凝土干裂,因此,应减少混凝土的分仓长度,以使混凝土内部拉应力能够充分释放。
1.4添加膨胀剂:
适量添加膨胀剂后可以使混凝土体积膨胀,在混凝土内部产生压应力,部分抵消了混凝土因毛细孔隙干燥而产生的拉应力,从而起到控制干缩裂缝的作用。
本工程在控制混凝土干缩裂缝方面采用了上述1~3项方法。其中单位用水量为182kg,采用普通425#水泥,浇筑中掺用粉煤灰,分段浇筑长度在10m左右。
2.控制混凝土因自身质量欠缺而形成的裂缝
高强混凝土水泥的强度等级和水泥用量相对较高,开裂现象比较普遍,因此,高强混凝土不一定是高性能混凝土,而高性能混凝土因具有较高的体积稳定性,收缩变形较小而使抗裂性能大大提高,同时高强混凝土必须采用高效减水剂和超细活性掺和料作为混凝土的第五和第六部分,来提高混凝土的密实性和抗渗能力。因本工程采用泵送施工工艺,要求的坍落度和水泥用量均较大,必须用掺加外加剂的方法来达到既减水又不使混凝土坍落度损失过大的目的,以及添加超细活性掺和料来达到降低水化热、改善与提高混凝土性能和节约水泥的目的。
综合上述两点,我们采用下表所示的混凝土配合比(单位:kg/m3)。
按上表配比,砂率38%、水灰比0.50、坍落度160~180mm、木钙掺量0.25%、粉煤灰掺量15%。
因混凝土中掺加粉煤灰技术在我省水利行业尚处于探索阶段,固替代量并不很大,只有15%,但根据有关资料,混凝土中单方水泥用量每增减10kg,水化热相应升降1~1.20c,即因本工程中掺用粉煤灰而使混凝土内部温度下降了约5.5~6.50c,从一定程度上控制了裂缝的产生。
3.控制水化热开裂
水泥水化后放出大量的热量,使混凝土内外形成较大的温差,从而在温度应力的作用下形成裂缝。特别是在夏季施工,中午气温一般在摄氏370c,露天存放的石子表面温度可达摄氏500c,砼出机口温度在摄氏300c左右,混凝土水化后内部温度更高。为控制混凝土水化开裂,施工中采用了以下措施。
3.1骨料降温
骨料的温度控制主要通过搭盖凉棚和洒水降温来进行。搭盖凉棚可避免太阳光直射,减少骨料吸热,浇筑前2~3小时再用井水(约170c)对粗骨料进行充分的洒水降温。采取以上方法降温后,浇筑前粗骨料内部温度约为240c,细骨料内部温度约为260c,降温效果比较明显。
3.2加冰降温
在混凝土浇筑前购入冰块,砸成粒径约3cm的小块加入砼生料中,充分拌合后量取出机口温度,根据出机口温度来确定加冰量。实际工作中,出机口的控制温度为180c,混凝土单方用冰量在60kg左右。因冰块破碎工作量较大,粒径也很难控制,加入冰块后还需延长拌和时间,降低了混凝土浇筑速度,为克服该问题,实际工作中多采用拌和水降温的方法,即把冰块稍加破碎后放入拌和水池中来降低水温。用此方法,通常能够把拌和用水的温度降至摄氏3~70c左右。
3.3夜间浇筑
白天气温较高,即使采用多种降温措施也很难保证混凝土的入仓温度,而夜间浇筑――特别是后夜浇筑,气温相对较低,采取温控措施后,比较容易控制砼的入仓温度。因此,工作中多把其他工序的施工安排在白天进行,而把混凝土浇筑安排在夜间进行。
通过以上温控措施,使南岸引水口洞室衬砌工程夏季混凝土出机口温度控制在180c以内,入仓温度控制在280c以下,有效地控制了温度裂缝的产生。
4.混凝土养护
由于采用普通硅酸盐水泥和泵送施工工艺,砼早期水化热较大。经量测,一般在浇筑后24h左右,内部温度即达到最大值(约330c),而此时因规范要求钢模板尚不能拆除,还不能直接进行表面洒水降温,为降低混凝土温度,除尽量降低水灰比外,在浇筑完毕后18h即开始对钢模板表面进行不间断的洒水降温,拆模后对混凝土表面进行全天候养护至14天,此时洞室衬砌后的混凝土内部温度已降至180c。通过拆模前是否对钢模板表面洒水降温的对比观察,采取对钢模板表面洒水降温的',明显比未对钢模板表面洒水降温的混凝土产生裂缝少的多,因此,混凝土养护应从模板面的洒水降温开始。
5.控制钢筋锈蚀引起的裂缝
钢筋锈蚀后体积膨胀2~4倍,对周边混凝土产生压力,可能产生顺筋裂缝,甚至脱落,从而影响建筑物的使用。而钢筋锈蚀多为气蚀、电离引起。因此,本工程自一开始就注意了钢筋的锈蚀问题,并从以下几个方面对钢筋锈蚀加以控制的。
5.1钢筋出厂时,其表面有一层致密的氧化薄膜,可以对钢筋起到一定的保护作用。
但该薄膜遇水或受潮后因水的微酸性而脱落,使钢筋酸性氧化而锈蚀。因此,钢筋原材料和加工后的半成品均应作防潮处理。具体的做法是架空放置和上盖防水雨布。
5.2钢筋安装前表面清洁处理
钢筋安装前,其表面必须洁净、无污物,对已发生锈蚀的部位,必须用钢丝刷和砂布打磨干净,以保证钢筋与混凝土的有效结合,同时也可防止因电离而发生锈蚀。
5.3降低砼水灰比和增加混凝土和易性。
5.4加强振捣,提高混凝土致密性,减小混凝土炭化速度,使钢筋有足够长的时间不接触空气。
6.控制洞室周边围岩的变形
为防止洞室だ辔а仪的围岩变形对洞室衬砌混凝土的影响而使之产生裂缝,在洞室开挖支护阶段就已对だ辔а仪进行了锚杆支护,锚杆布置型式为梅花状,直径20mm,长3m,间排距1.251×1.25m;混凝土衬砌后,对周边围岩进行固结灌浆。为保证锚杆和固结灌浆的施工质量,还要对锚杆进行抗拔力试验,对固结灌浆进行压水和超声波检查试验。
通过采取以上措施,小浪底水利枢纽南岸引水口工程洞室衬砌工程混凝土裂缝现象基本得到了控制,取得了良好的效果。
篇6：地质雷达(SIR-20)在温福铁路隧道工程检测中的应用
地质雷达(SIR-20)在温福铁路隧道工程检测中的应用
介绍了地质雷达在温福铁路隧道无损检测中的应用情况.对隧道左边墙、右拱腰、拱顶进行了无损检测,雷达图像可清晰显示出衬砌厚度、空洞、钢拱架,表明地质雷达便于检查隧道施工质量,有利于加强施工质量管理和控制.
作 者：刘亚川 曾祥福 Liu Yachuan Zeng Xiangfu 作者单位：中铁工程设计咨询集团有限公司,北京,100055 刊 名：铁道勘察 英文刊名：RAILWAY INVESTIGATION AND SURVEYING 年，卷(期)： 35(5) 分类号：P631.2 关键词：地质雷达 温福铁路 隧道检测篇7：小导管注浆在隧道工程中的应用分析论文
小导管注浆在隧道工程中的应用分析论文
摘要：近年来，小导管注浆技术在隧道工程中的应用问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，结合工程实例分析了工艺原理及注浆目的，并分别从多个角度与方面就超小导管施工技术的应用问题展开了研究，阐述了笔者对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：小导管；注浆技术；隧道工程；应用
1前言
作为隧道工程实践中的一项重要方面，对小导管注浆技术的应用占据着极为关键的地位。该项课题的研究，将会更好地提升对小导管注浆技术的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化隧道工程实践的最终整体效果。
2概述
随着国家环保节能的要求，城市集中供热事业也得到了长足的发展，城市供热主干网也得到了快速发展，在提高人民生活水平和改善环境方面发挥了重要作用；在通过交通流量大的路口时往往采用隧道设计方案。在自稳性很差的软弱松散地层修建隧道时，常采用浅埋暗挖的'施工方法，而预加固及预支护措施则在隧道施工过程中起着关键作用。超前小导管注浆是隧道工程进行掘进施工中采用的一种超前的预支护技术，在隧道的软弱破碎地层、穿越浅埋段、沙层段、洞口偏压段、断层破碎带及沙卵石段等不良地段施工中发挥着重要的作用。采用超前小导管注浆法，可将隧道开挖过程中所释放的荷载传递至前方的围岩及后方初支部位，从而保证隧道掘进中围岩的稳定性。小导管注浆是指沿着隧道纵方向于拱上部的开挖轮廓线外部一定范围内密排向前上方倾斜的注浆钢花管，这种注浆施工工艺较为简单，利用一些简单工具即可在小空间范围内进行钻眼与布管，同时可在地层出现变化的状况下对施工方案进行及时调整，有着显著的经济效益。
3工程概况
本标段共有4座隧道，本文所选取的案例为邢州大道与钢铁路交叉口隧道，共长约175.27m，断面（宽×高）：2.6m×2.20m，两端竖井2座，井深约16m。根据地质勘察报告，隧道标高范围内为砂层、粉质粘土，无地下水。隧道标高处于62~67m断层上，根据地质勘察标高60~70m，断面为中砂，属于Ⅴ类围岩。施工期间道路不中断，施工时保证安全尤为重要。本标段隧道按“浅埋暗挖工艺”设计施工。隧道开挖采用短台阶人工开挖，一般情况下，台阶长度控制在1m左右以内，施工中严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”的原则。稳定土体是开挖洞体的先决条件。采用超前小导管支护的方法进行施工。砂、土中施工小导管采用顶进法，或吹孔成洞的办法施工。如遇见无法顶进的石灰岩采用风枪转孔，孔径45mm。成孔后下小导管注浆，保证围岩稳定性。
4工艺原理及注浆目的
在软弱土层中沿着开挖轮廓线和加固轮廓线，按照一定的入射角度，打设一定数量的小导管，用注浆设备把配置好的注浆材料，通过小导管注入到软弱地层里，使注浆材料在软弱地层里向四周迅速扩散和固结，并使小导管和土体固结在一起，起到棚护和加固地层的作用。根据地质条件及围岩特性，注浆的目的等不同，注浆材料一般分为两类：第一类为注水泥浆，其主要作用为增强钢管刚度。第二类为注水泥浆和水泥-水玻璃双液浆，其作用为：①浆液通过超前压注到岩体裂隙中经过物理化学作用，即能将破碎围岩或松散颗粒在短时间内胶结成整体，起到预支护作用，为隧道开挖施工安全提供保障和增强围岩的整体稳定性；②浆液填充岩（土）体的空隙，凝结固化后，阻隔了地下水向坑道的渗入，起到了堵水防水作用。
5超前小导管施工技术应用
本隧道为Ⅴ类围岩，拱部周边全部采用准42超前小导管注入改性水玻璃浆液加固地层，水泥浆与水玻璃的体积比为1：1。小导管长2.5m，环向间距30cm，外插角5~7°。5.1测量放线竖井施工完成后，用垂线法将地面上的中心线点引入井内，在井底部设2个点，井壁上设3个点。高程点用钢尺从地面引到施工井底部作标志固定，测量过程均需要进行三角测量法校核，避免出现测量错误，以保证隧道中心线准确。测量人员将双排小导管的打设位置准确的放样在待施工断面上，并做好醒目的标记，同时设置必要的稳定的控制点，用来控制钻孔时钻杆的外插角和方向。5.2小导管加工小导管采用准42钢管加工制作，管身前端切削成尖锥状，导管中部布置梅花形泄浆孔，泄浆孔孔径6～8mm，孔间距20～30cm；在导管尾部焊接钢筋加强箍。5.3小导管的安装小导管沿拱顶环向间距20cm，仰角10～15°；布设范围为整个拱顶。为便于插入土层，钢管前端制成锥形，用引孔器引孔，打设时必须从首榀钢架腹部穿过，每两榀钢架打设一次小导管，两次打设小导管重叠1.0m。钢管就位后，将管内积物吹净，孔口用木塞临时堵塞。5.4小导管注浆（1）注浆前对于设备器材应安排专人进行检查，并对设备进行现场试运行，使其注浆压力能够达到设计压力，保证后续注浆工作的连续性。同时将钢管尾部和孔口周边空隙封堵；钢管尾部可采用止浆塞和快速接头封堵，孔口周边空隙可以用快干水泥或者喷射混凝土封堵。（2）浆液应在搅拌机中拌合，水泥浆的投料顺序为：在放水的同时，将外加剂一并放入搅拌机，根据搅拌机容量的大小，待水量加足后，搅拌lmin，然后放入对应量的水泥，再继续搅拌不少于3min；将拌合好的水泥浆和水玻璃双液采用两台注浆泵及其管路，按1：1比例一定流量压入孔口混合器，然后通过带孔小导管注入岩土体。根据砂层的实际情况，调整浆液的凝结速度和早期强度，以满足开挖和支护的需要。每次配置的浆液量应与注浆速度相适应，本案例中浆液要在30min内使用完，不得任意延长停放时间，注浆压力应控制在0.3~0.4MPa。通常，开挖两个循环施做一次注浆；当遇到的土体特别差或有地下滞水时应做到每个循环注浆一次。5.5注浆效果检查注浆结束后应对注浆效果进行检查，确保其符合设计要求，当不满足设计要求时要进行补孔重新注浆操作。对于注浆结束后的注浆效果检查工作通常分三种方式：（1）为了测量注浆效果，应先用声波探测仪测量注浆岩体声速。（2）在两个注浆孔之间注浆质量较差的部位钻探取出浆液固结体岩芯，并观察检查孔的稳定情况与漏水情况等，做室内试验，测定芯样的物理力学指标，据此判断注浆效果的优劣。（3）详细分析注浆记录，查看每个孔的注浆持续时间、压力、注浆量及在注浆过程中是否存在跑浆、漏浆现象及漏注区域，用注浆量估算浆液的扩散半径，分析是否形成预设的固结圈。5.6其他注意事项（1）注浆量和注浆压力应通过试验确定；（2）注浆施工应防止超出注浆范围，施工期应监测地下水是否受到污染；（3）注浆材料的选用应根据工程实际，遵从设计通过试验确定；一般来说，如果采用水泥浆液时，水灰比可以按0.5：1~1：1考虑，如果需要缩短凝结时间，可以加入速凝剂，通常可选择氯盐、三乙醇胺等外加剂；若采用水泥-水玻璃浆液时，水泥浆水灰比和单用水泥浆液时一致，水玻璃浓度25~40波美度，水泥浆和水玻璃体积比1：1~1：0.3；（4）配置好的浆液应具备良好的可注性，固结后应有一定的强度，收缩小，稳定、耐久，具有抗渗性；注浆液安全、无毒性，注浆工艺简单、便于操作；（5）注浆施工按土质类别选择施做方法。在淤泥类软土层中宜采用高压喷射注浆法；在黏土层中一般采用劈裂、电动硅化注浆法；在砂层中一般采用挤压、渗透注浆法；一般在卵石、砂石地层选用渗入注浆法；（6）注浆完成后，根据浆液种类，通常水泥浆8h、水泥-水玻璃双浆液4h后方可开挖，开挖长度按设计循环进尺进行，以保留一定长度的止浆墙。
6结束语
小导管注浆技术在岩石破碎、裂隙发育、地下水丰富的软弱围岩和砂层中应用，可以提高围岩类别，加固效果显著。同时，由于改作业方法不需要大型几句设备、工艺简单、见效快、经济和社会效益好，在设计和施工中总是优先选用。加强对小导管注浆技术在隧道工程中应用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的小导管注浆技术应用过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献
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[3]张志强.超前注浆小导管施工技术探究[J].中国新技术新产品，2016（09）：88~89.
篇8：隧道工程中微膨胀引气混凝土的应用论文
隧道工程中微膨胀引气混凝土的应用论文
临沂市三河口隧道是山东省第一条内河隧道，也是防水面积17万m2的大体积河底隧道。全长3.84km，主隧道1.92km，宽28m，高9.2m，双向六车道，匝道暗埋段宽10m，高8.7m，单向两车道。施工进行土石方开挖300万m3，使用混凝土26万m3，钢筋4.3万t。施工采用水下明挖，具有体积大、跨汛期、工期紧等特点。因是河底隧道，隧道整体常年完全泡在水中，鉴于此，在工期紧的情况下，如何保质保量的顺利完成隧道建设，并解决好水下大体积混凝土浇筑的问题，对隧道建成后能否安全运行意义重大。
1隧道结构工程混凝土设计标准
整个水下隧道工程对混凝土结构的自防水提出了较高的要求，这完全取决于混凝土自身的致密程度和耐久性能。隧道主体工程混凝土设计为C35F300W8，采用泵送，塌落度要求140～160mm。混凝土抗碳化能力，以理论计算为1，抗冻融指标DF≥0．6。混凝土60d干燥收缩率≤0.025％。贯穿裂缝不允许出现，表面裂缝宽度≤0．2mm。
2新型混凝土的配制与施工
新型微膨胀引气混凝土施工要注意温度的控制、入模坍落度及养护振捣。混凝土浇筑和拆模施工要严格按照规范进行，混凝土浇筑完成后必须采取保湿保温养护。为进一步减少混凝土收缩对结构的影响，隧道施工过程中将隧道主体每15m划分为一个单元进行分项跳仓浇筑。在模板数量足够的情况下（为节省成本可钢模结合木模）可同时进行多仓面，跳仓浇筑，这可以极大的缩短工期，有利于跨汛期抢工期施工。
2.1新型微膨胀引气混凝土配合比设计
为实现预拌混凝土性能，保证预拌混凝土质量，必须进行混凝土配合比设计，这也是配制混凝土的重要环节。混凝土设计强度等级为C35；设计坍落度为210±20mm。材料选择：水泥PO42.5级；中砂细度模数2.8、含泥量1.4%；碎石级配5～31.5、含泥量0.5%；水用自来水；掺合料为Ⅰ级粉煤灰；外加剂为膨胀剂、引气减水剂。
2.2新型微膨胀引气混凝土配制
隧道主体工程混凝土设计为C35F300W8，采用泵送，塌落度要求140～160mm。在这种设计要求下，经过试验在普通混凝土中添加2%引气减水剂和10%的优质膨胀剂来提高混凝土抗冻性、抗渗性。该措施使混凝土内部连通的毛细孔道明显减少，并产生了许多独立且封闭的微小气泡，它们分布均匀而稳定。当孔隙内的自由水被冻结的时候，这些封闭的微小气泡会对冰冻给孔隙引起的压力进行缓冲，能有效解决因冻融而对混凝土产生的破坏，从而提高混凝土的抗冻性。混凝土内部连通的毛细孔道因膨胀剂的微膨胀作用而减少，它进行二次水化反应时的产物可以对混凝土内部的孔道进行填充，从而提高了混凝土致密性、抗渗性。试验表明，在胶凝材料用量相同的情况下，采用新型微膨胀引气混凝土的6个试件（C35W8/175mm×185mm×150mm）在龄期28d，按照加压至0.9MPa时至少4块试件不透水的标准要求进行加压均能符合抗渗要求，渗透高度为55mm，这表明其抗渗性比普通混凝土高很多。采用新型微膨胀引气混凝土3个试件（C35F300/100mm×100mm×100mm），通过冻融前后质量损失率对比试验，分析结果知，平均质量损失率为1.8%，强度损失率为5.6%，符合标准要求。
2.3具体措施及注意事项
1）严把混凝土原材料的质量关。胶凝材料、引气减水剂、粗细骨料、水等原材料的质量要严格控制。严格控制混凝土总的氯离子及碱的含量，采用新型的`聚羧酸系高性能混凝土减水剂，可减少氯离子和碱的含量，同时还可减小表面张力、增大减水率、坍落度损失小、和易性好。引气减水剂的减水率为32±2%，含气量为4.5%～6.0%，考虑引气剂掺加量为胶凝材料用量的万分之几，在工地现场不好控制，可以让外加剂厂直接在厂家就把引气剂与聚羧酸系高性能混凝土减水剂配好。混凝土的胶凝材料用优质磨细粉煤灰等活性粉料替代部分水泥充当，水和胶凝材料的比例≤0．45，要严格控制。
2）微膨胀复合掺加料的细度较细、较轻。混凝土搅拌时需要增加混凝土的搅拌时间使混凝土更加均匀，同时为保证混凝土的质量，要严格控制混凝土单位用水量，以降低混凝土的泌水，混凝土过振后也容易造成其颗粒上浮形成泌浆，在施工振捣过程中，应严防过振。在浇筑过程中，当混凝土坡脚浇到顶端模板底部时改变浇筑方向，反方向浇筑收头、清除泌水。掺加微膨胀复合掺加料的混凝土对养护要求标准更高。由于混凝土的膨胀效应，必须有膨胀结晶钙矾石的生成才能充分发挥，而结晶钙矾石生成需要大量的水。因此要加强保湿保温养护，浇筑完成2h内进行洒水保湿养护，浇水养护时间不能少于15d。在混凝土浇筑后1～7d湿养护是养护关键期，混凝土的膨胀效应要在这7d里充分发挥其补偿收缩作用。混凝土强度达到1.2MPa后上料施工。
3）生产新型微膨胀引气混凝土，掺合料的比例较大，混凝土主体结构在后期强度增长空间较大，所以用混凝土验收标准为60d或90d强度。
4）严格按《混凝土结构施工规范》GB50010-进行施工。
3结语
目前，临沂市三河口隧道工程已通车2年多，经过2年运行后实际观测，未出现后期裂缝。对水下工程来说，混凝土自身的致密程度和耐久性能直接影响整个工程的质量，整个工程要想达到理想的效果，必须设计、选材与施工并重，这就要求不仅要有明确的设计方案、选择合适的建筑材料，还必须在施工过程中严格控制施工质量。经过2年多的运行验证，新型微膨胀引气混凝土在大体积内河隧道混凝土施工中的应用是切实可行的，它能在工期短的情况下，保质保量完成隧道建设，并提高了大体积混凝土结构的致密程度和耐久性，使隧道建成后安全运行。
篇9：公路隧道工程勘测中瞬变电磁法的应用论文
公路隧道工程勘测中瞬变电磁法的应用论文
唐山市二环工程项目是唐山市重点建设项目，该工程的实施对加快推进唐山市路网体系建设、完善城市基础配套设施意义重大。二环路下穿唐津高速隧道工程，分南北两幅，北侧隧道长410m，南侧隧道长415m，隧道宽度16m。该隧道工程位于唐山市开平区二环路与唐津高速交汇处。根据工地现场情况，沿南北两侧隧道轴线布置了2条剖面，利用瞬变电磁法进行勘测。勘探过程中部分测点受厂房等建筑物影响，探测位置进行了微调或舍弃，查明了溶洞、采空区的位置和分布情况，达到了预期的勘察效果。
1地质概况与地球物理特征
本勘测区地处中朝准地台燕山台褶带马兰峪复式背斜开滦台凹的中部。基底构造较复杂，新构造运动强烈，本区附近主要褶皱构造为开平向斜，主要断裂构造有唐山断裂、陡河断裂。隧道路线西端进口为露天采石场，地形起伏较大，地势陡峭，场坑中无铺设通路，通行极为困难。隧道路线东端进出口为人工开挖山谷阶地，出口为厂区厂房，洞身部位有开凤路及唐津高速横穿，拟建隧道主要贯穿于开平向斜西北翼形成的丘陵中，地形起伏较大。根据收集到的地质及钻探资料，勘察区情况如下:地表覆盖第四系(多为杂填土、残积土、粉质粘土、粘土等组成)，下伏基岩由泥岩、泥灰岩、砂岩、煤岩和石灰岩组成。第四系覆盖层电阻率不超过70Ωm;煤系地层电阻率为25～50Ωm，泥岩、泥灰岩电阻率不超过100Ωm;采空区由于被采空，在未充水情况下为高阻特征，在充满水条件下为低阻特征。已知地质资料表明采空区位于潜水面以上，因此采空区内不会充满水，一般呈高阻反应;岩溶由于充填粘土等物质而呈低阻特征。由此可见本次勘探的目标体与围岩存在着明显电性差异，完全具备开展瞬变电磁测深法工作的地球物理前提条件。因此，利用此法查明地下采空区、岩溶及其分布是有效和可行的。冬末春初勘测，没有植被和农作物生长，有利于瞬变电磁法收、发线框的进行。不利因素是测区内地形复杂，部分地段为厂房等建筑物，唐津高速和开凤路横穿隧道，为外业工作的开展带来不便;测区内有高压电线及信号发射塔存在，对瞬变电磁法工作信号带来不利影响。针对上述不利因素采取了多次叠加增强信号强度等措施确保野外工作的顺利完成，并获取高质量的采集数据。
2野外工作方法与技术
2．1方法原理
瞬变电磁法是基于地下探测目标体与围岩间存在着明显的导电性差异，利用不接地中心回线向地下发送一次磁场，在一次脉冲磁场间歇期间，通过测量线圈观测地下异常体所产生的二次涡流磁场感应电动势的物探方法。其物理基础是基于导电介质在阶跃变化的激励磁场激发下引起二次涡流场，通过观测和研究二次涡流产生的磁场在接收线圈中的感应电动势强度随时间的变化规律，获取探测地电分布的信息。由于感应二次场的衰变规律与地下地质体导电性有关，导电性越好，二次场衰减越慢;反之，二次场衰减越快。所以通过研究瞬变场随时间的变化规律，便可实现探测地下地层、采空区及岩溶分布的目标。
2．2仪器设备及工作参数
此次野外工作投入使用仪器为重庆奔腾数控技术研究所生产的WTEM-2Q瞬变电磁仪。本次勘探最大深度不超过60m。野外正式观测前，进行了多匝小线圈的中心回线装置和重叠回线装置的对比试验，重叠回线装置的电压曲线在首支出现了“饱和”现象，其在尾支处亦没有表现出完整的衰减形态，因此，中心回线装置更有利于该区工作，因此最终采用了中心回线装置，多匝小线圈观测方式，即:发射线圈尺度为2m×2m，20匝;接收线圈尺度为1m×1m，20匝。工作参数主要包括发射频率、采集时窗和叠加次数、增益、供电电流等。
(1)发射频率:供电频率的选择一般和勘探深度及抑制50Hz工频干扰有关。通过现场对4Hz，8Hz，16Hz和32Hz等四种工作频率的对比试验后，确认32Hz观测曲线既对目标体的细节反映更灵敏，又能满足本次探测深度的要求，最终确定工作频率为32Hz，控制延时0．2μs，接收机天线延时0．0μs。
(2)叠加次数:叠加次数分别选用10、20、30、40、60、80次进行试验，叠加次数越多，采集一个测点所需时间越长，但是合适的叠加次数能压制和整合由天电及其他脉冲干扰源引起的异常，能够提高数据的信噪比，本次叠加次数≥60次均可获得较好接收信号。
(3)供电电流:本次为避免瞬变电磁观测系统早期自感盲区的扩展，经试验将发射线圈的电流选定在6～9A，在工作过程当中采用了直径4mm2优质导线作为发射线圈材料，从而保证了接收信号质量。
2．3技术措施
现场观测做到供电线圈铺放水平、面积准确，接收线圈摆放在线圈中央并保持水平，正确选择供电电流、接收频率;方向误差＜1°，极距误差不超过1%，数据采集稳定。叠加次数与观测时间范围的选择:为了提高观测资料的信噪比，采用了“累加平均”取数的技术。在干扰严重时，增加叠加次数。供电回线采用电阻率小、绝缘性能好的导线。本次工作采用的'导线每千米的视电阻率＜5Ωm，以便在有限的供压下输出足够大的电流。勘测时，沿南、北两侧隧道轴线布置了2条测线，点距为2m。勘探过程中部分测点受厂房等建筑物影响，探测位置进行了微调或舍弃。
3瞬变电磁法资料的处理与解释
3．1数据处理
过程为:数据导入与格式转换→数据截断与光滑→地形数据编辑→视电阻率的计算。
3．2反演方法
对瞬变电磁资料处理后的多测道电压剖面数据，利用GeoElectro处理系统的瞬变电磁模块将其换算成视电阻率数据，而后加入地形参数进行了沿剖面的二维反演计算，选择了具有平滑功能的最小二乘法反演技术，利用视电阻率数据和地形数据，采取三角网格剖分方式，生成地下二维地电模型，实现迭代循环式反演。各剖面反演电阻率断面图。纵观这两个瞬变电磁反演结果可以看到，在其探测深度范围内自上而下可划分高、低、高三个电性层，分别为不同电性的岩层反映特征，将作为地质推断解释的主要基础。
3．3成果分析
对溶洞、采空区的解释推断主要以瞬变电磁法测得的不同地层电阻率分布特征为依据。第四系覆盖层电阻率不超过70Ωm;煤系地层电阻率为25～50Ωm，泥岩、泥灰岩电阻率不超过100Ωm，采空区、溶洞因充填物等与泥岩、灰岩地层有明显的电性差异，推测采空区为高阻反映，岩溶为低阻反映。以剖面解释为依据，将地质解释结果分别展布在相应的平面位置图上，结合本区已知的地质和钻孔资料，按相邻剖面地质、构造具有连续和延展性的原则，进行了测区平面内岩溶、采空区展布的空间推断解释。根据同一岩溶、采空区在相邻剖面上分布的可比性，本着相邻形态相似的原则，由线到面确定地下岩溶、采空区的展布形态。图3、图4分别为隧道南、北侧测线的瞬变电磁视电阻率反演及地质解释断面图，隧道上部为厚度近5m左右的地表杂填土、残积土;其下部为强风化的基岩，厚度5～20m;进口侧基岩为石灰岩，出口侧基岩为泥岩和砂岩，测区共发现2处岩溶区，3处采空区。
4结论
(1)本次勘察共发现2处岩溶，3处采空区，后经打钻证实，其成果可为岩溶、采空区的治理提供依据。
(2)利用多匝小线圈瞬变电磁法进行浅层工程勘察是可靠有效的，可为以后同类工程勘察提供借鉴。
篇10：水压致裂地应力测试方法在云南大理-丽江铁路隧道工程中的应用
水压致裂地应力测试方法在云南大理-丽江铁路隧道工程中的应用
利用水压致裂地应力测试方法对实际工程区进行了地应力测量,确定了工程区隧道围岩现今的地壳应力状态,即原地应力的大小和方向.根据地应力分布特征,分析了隧道开挖过程中发生岩爆等地质灾害的可能性.地应力测量数据的分析结果可作为隧道衬砌的'设计、断面的选择及轴线方位的确定的科学依据.
作 者：李金锁 彭华 马秀敏 黎建文 廖怀青 杨绍喜 LI Jin-suo PENG Hua MA Xiu-min LI Jian-wen LIAO Huai-qing YANG Shao-xi 作者单位：李金锁,彭华,马秀敏,LI Jin-suo,PENG Hua,MA Xiu-min(中国地质科学院地质力学研究所,北京,100081)黎建文,廖怀青,杨绍喜,LI Jian-wen,LIAO Huai-qing,YANG Shao-xi(四川省西南大地工程物探有限公司,四川,成都,610072)
刊 名：地质通报 ISTIC PKU英文刊名：GEOLOGICAL BULLETIN OF CHINA 年，卷(期)：2006 25(5) 分类号：P5 关键词：水压致裂 地应力场 水平主压应力 地质灾害 铁路隧道工程 云南
