蘭渝鐵路胡麻嶺隧道第三系含水粉細砂巖地表降水試驗研究

凍結法施工是一種有效應對富含水不良地質段的隧洞施工方法,然而深埋輸水隧洞采用水平凍結法施工尚無先例且缺少可參考的工程案例.本文依托引洮供水一期工程總干渠7#隧洞富含水疏松粉細砂巖洞段的凍結法施工實踐,通過對施工全階段風險因素的識別及分析,研究提出了國內少見的富含水疏松粉細砂巖隧洞凍結加固工程的施工風險控制技術措施,達到預期目的,為隧洞水平凍結法施工的風險控制提供了實踐經(jīng)驗.

針對蘭渝鐵路桃樹坪和胡麻嶺隧道第三系富水泥質弱膠結粉細砂巖施工中出現(xiàn)的問題,通過對圍巖物性、力學參數(shù)和特殊復雜水穩(wěn)特性的研究,揭示了第三系富水泥質弱膠結砂巖工程特性和水穩(wěn)特性;結合現(xiàn)場工程試驗,確定了“重降水、密導管、強支護、輔注漿、快挖快支快封閉”的關鍵施工技術,確保了施工安全.

在隧道軟弱地層施工中，crd法（交叉中隔壁法）是一種常用的施工方法。利用crd法進行施工可以有效防止支護結構出現(xiàn)下沉和變形，防止土體出現(xiàn)水平位移，降低地面沉降。以馬家坡隧道為例，對隧道工程地質情況進行了分析，經(jīng)過研究后設計采用crd法進行隧道的開挖施工，并對crd法施工技術進行探討，為類似隧道工程施工積累參考經(jīng)驗。

蘭州地區(qū)分布的第三系含水砂巖具有異常復雜的工程特性,北環(huán)隧道洞身將穿越該套地層。介紹北環(huán)隧道的地層巖性、地質構造、水文地質特征、巖體物理力學參數(shù),并取巖樣做水穩(wěn)特性試驗。在綜合參考各試驗數(shù)據(jù)的情況下,分析控制隧道地質條件的工程地質問題,總結了北環(huán)隧道第三系砂巖的水穩(wěn)特征。

以胡麻嶺特長鐵路隧道為代表,第三系富水弱膠結砂巖地層成巖性差,遇水浸潤(泡)易發(fā)生塑性流坍、滑移或產生外擠現(xiàn)象,施工難度極大。通過計算表明在大埋深、軟流塑地層通過圍巖加固和降水疏干采取礦山法施工可行。介紹了該地層暗挖施工工法、輔助工法及參數(shù)。施工實踐證明技術體系適合,對胡麻嶺隧道成功建設起到了重要技術支持作用。

研究目的：以蘭渝鐵路桃樹坪、胡麻嶺隧道施工為切入點，結合施工遇阻情況，重點分析蘭州地區(qū)第三系砂巖地質背景、成巖特征、物理力學性質以及對隧道施工工作的不利影響。在大量施工數(shù)據(jù)，觀測記錄基礎上，開展水穩(wěn)性特征的專項科研攻關，增強對蘭州地區(qū)第三系砂巖認識程度，提出較為前沿的施工處理方法。研究結論：第三系砂巖具有異常復雜的水穩(wěn)性特征，圍巖受擾動及水浸泡影響，穩(wěn)定性隨時間顯著變差，在國內外地下洞室施工中極其罕見。超前降水控制圍巖含水率低于砂巖塑性變形含水率，保持圍巖處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，是有效解決第三系含水砂巖穩(wěn)定性的重要措施。

隧道是在鐵路建設過程中經(jīng)常會遇到的建設工程,而在富水粉細砂地層的隧道施工中,由于開挖面經(jīng)常出現(xiàn)涌水、涌泥、涌砂等現(xiàn)象,存在著塌方的風險,嚴重影響施工安全、進度、工期,在這種地質條件下做好降水成為工程施工的關鍵。

介紹了針對制約澀北氣田高效開發(fā)的防砂技術難題,通過綜合采用“穩(wěn)、固、防”等配套工藝,篩選出了較適合澀北氣田高泥質粉細砂巖氣藏防砂的高壓一次充填防砂和纖維復合壓裂防砂工藝。截止2005年10月該項工藝已推廣應用到47口井,大多數(shù)防砂井日產氣量有了明顯的提高,單井日產氣量平均增加40%以上,防砂有效期最長已達3年以上,滿足了粉細砂巖氣藏防砂和進一步提高氣井單井產能的開發(fā)需要。

本文通過分析研究高泥質粉細砂巖油井的堵塞機理,找出地層堵塞的原因,對不同的油井選擇不同的油層預處理工藝措施,再優(yōu)選防砂工藝,優(yōu)化防砂施工參數(shù),形成高效擋砂屏障,提高高泥質粉細砂巖油井的防砂效果。

甘肅地區(qū)廣泛分布第三系咸水河組砂巖,其成巖作用差,具有復雜水穩(wěn)特性,對工程影響大。通過三條鐵路隧道砂巖物理力學性質、遇水破壞特征及水文地質條件的對比分析,對第三系砂巖水穩(wěn)特性進行了簡要分析,可為隧道設計、施工及相似工程選線提供參考。

隨著建筑規(guī)模的增大,蘭州市廣泛分布的第三系砂巖已成為高層、超高層建筑物地基或修建地下建(構)物的惟一地層.本文通過大量詳實的試驗數(shù)據(jù)系統(tǒng)研究了蘭州市第三系砂巖的顆粒組成、物理性質、變形過程和強度特征等工程特性,提出了確定強風化砂巖地基承載力的優(yōu)選方法.

蘭州市區(qū)第三系風化砂巖膠結弱,成巖性差,是一種極軟質巖石。目前對于砂巖地基承載力的評價尤其是深度與寬度修正模式研究尚少,本文通過現(xiàn)場靜載荷試驗對比研究,得出了風化砂巖地基受荷后的變形特征與破壞模式,從理論上分析了其承載力特征值可以進行深度修正;并進一步通過模擬邊載條件下的載荷試驗進行驗證,其結果表明,在邊載作用下,砂巖地基承載力特征值會大幅度提高,按密實砂土修正系數(shù)進行承載力修正結果偏于安全。本文通過現(xiàn)場試驗研究結合理論分析,為評價風化砂巖地基承載力提供了一個可靠實例與解決類似問題的研究思路。

筆者對黃驊坳陷下第三系儲油砂巖的成分、結構構造、膠結物及膠結類型;砂巖中海綠石的特征等作了系統(tǒng)研究;并推斷了其形成的沉積環(huán)境。闡述了成巖礦物的生成順序,成巖作用,各成巖礦物的成巖環(huán)境及階段。對砂巖儲集性進行了總結。得出如下結論:—、本區(qū)下第三系砂體成因不僅有邊緣沖積扇相、水下沖積扇相、灘壩相等,還有濁流、顆粒流等較深水重力流沉積。沉積相的多樣性與湖盆邊緣較陡,構造活動頻繁有關。二、砂巖的成分成熟度和結構成熟度較低。砂巖中富含碳酸鹽質異化粒,廣泛分布有海綠石。

為提高烏審旗地區(qū)路基承載能力和穩(wěn)定性,進行了多組三軸試驗,對不同水泥摻和比及不同圍壓下改良土的應力—應變關系、靜強度參數(shù)和剛度規(guī)律進行了研究.試驗結果表明,水泥改良土較粉細砂原狀土抗剪強度有不同程度的顯著提升.水泥改良土的應力—應變曲線隨軸向應變的增大,前期呈線性增長,后期增長斜率減小.隨著圍壓與水泥摻和比的增加,水泥土體的強度與剛度均增加.隨著水泥摻和比的增加,改良土的內摩擦角和粘聚力均增加,水泥摻量超過7%時其脆性表現(xiàn)較為明顯,并基于試驗分析了水泥改良土的水泥最佳配比.

為提高烏審旗地區(qū)路基承載能力和穩(wěn)定性,進行了多組三軸試驗,對不同水泥摻和比及不同圍壓下改良土的應力—應變關系、靜強度參數(shù)和剛度規(guī)律進行了研究.試驗結果表明,水泥改良土較粉細砂原狀土抗剪強度有不同程度的顯著提升.水泥改良土的應力—應變曲線隨軸向應變的增大,前期呈線性增長,后期增長斜率減小.隨著圍壓與水泥摻和比的增加,水泥土體的強度與剛度均增加.隨著水泥摻和比的增加,改良土的內摩擦角和粘聚力均增加,水泥摻量超過7%時其脆性表現(xiàn)較為明顯,并基于試驗分析了水泥改良土的水泥最佳配比.

在設計鐵路路基的填料時,最常出現(xiàn)的是在進行鐵路建設的地方就地取材。在以粉細砂為主的地區(qū)通常會選擇用粉細砂作為鐵路的填料,在所有的填料中,粉細砂填料屬于c組類型填料,但是因為兩個方面的原因需要對其進行一定的改良,一方面是因為粉細砂的粒徑比較單一、級配不好,k30不能夠滿足規(guī)范標準的要求;另一方面則是因為大型機械不能夠進行施工。本文通過摻入不同體積a、b組礫砂填料到粉細砂填料中進行試驗,結果顯示這種操作可以在不同程度上提高k30的值,從而在達到相關設計要求的同時解決施工方面的難題。

在富水粉細砂層中進行下穿既有鐵路的頂管施工,由于施工降水會引起鐵路路基的沉降,須采用安全快速、經(jīng)濟合理的工程措施和工法。本文以包頭市一雨污水管下穿京包、集包鐵路工程為例,詳細介紹了所采用的＂帷幕止水豎井＋超長水平旋噴樁預加固＋頂管工藝施工＂方案。該方案實現(xiàn)了＂零排水、微沉降＂,保證了施工安全,可為類似工程提供借鑒。

本文結合第三系富水未成巖砂巖地層隧道工程實際,對第三系富水未成巖砂巖地層隧道在施工時的防排水工藝和輔助坑道支護工藝進行了探索,對第三系富水未成巖砂巖地層隧道的施工具有參考價值。

石佛寺水庫改性粉細砂筑壩試驗研究——采用室內試驗和現(xiàn)場原型試驗，對遼河石佛寺水庫庫區(qū)內摻入水泥后粉細砂的特性進行了研究。試驗結果表明，隨著水泥摻入量的增加，粉細砂的凝聚力和內摩擦角增大，滲透系數(shù)減小。當水泥的摻入量為2％時，抗剪強度指標和滲透...

粉細砂地層砂層松散,無粘聚力,自穩(wěn)能力很差,在該地層中開挖隧道極易發(fā)生涌水、涌砂、塌方等工程災害,因此含水粉細砂地層的施工,是巖土工程界的一大難題。結合工程實際介紹未成巖地層中隧道施工技術,并按照\"先降水、管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、早封閉、勤測量、緊襯砌\"的施工原則,著重介紹粉細沙巖含水地層斜井和交岔口段進行降水及開挖的施工技術。

采用普通鑿井法強排硬過,張屯礦副立井在10d內順利通過第三系礫石強含水層(涌水量q≥130m3/h),較凍結法施工縮短建井工期6個月,節(jié)約投資800萬元。

無填料振沖法加固粉細砂地基試驗研究及應用——結合上海市某重點工程，基于粉細砂的工程特性，通過改進和革新傳統(tǒng)的振沖工藝及施工參數(shù)，對級配較差的飽和疏松粉細砂地基采用無填料振沖加固的有效性和相應的工藝參數(shù)進行了現(xiàn)場試驗研究，并探討了振沖加固后粉細...