本书共分八章，介绍了作者十余年来在隧道突水突泥致灾系统与孕灾评判方面取得的研究与应用成果。本书通过大量的案例调研与分析，在已有研究的基础上，提出了3类11型隧道突水突泥致灾系统和4种典型突水突泥孕灾模式，研究了隧道突水突泥致灾系统典型案例，论述了岩溶水系统类型、结构特征、宏观地质判识、工程识别、岩溶隧道选线原则与评价方法，形成了隧道突水突泥施工风险区间动态评估方法，建立了隧道突水突泥抗突评判方法，提出了集地质识别、物探识别和钻探识别为一体的隧道突水突泥致灾系统识别方法，构建了隧道突水突泥案例动态管理与分析平台。

前言

第1章 绪论 1

1.1 隧道突水突泥研究背景及意义 1

1.2 突水突泥致灾系统与抗突体定义 4

1.2.1 突水突泥致灾系统 4

1.2.2 抗突体 4

1.3 隧道突水突泥致灾系统研究综述 5

1.4 隧道突水突泥施工风险动态评估研究综述 9

1.5 隧道突水突泥致灾系统识别方法研究综述 11

第2章 隧道突水突泥致灾系统分类与地质判识 15

2.1 岩溶类致灾系统 17

2.1.1 溶蚀裂隙型 21

2.1.2 溶洞溶腔型 22

2.1.3 管道及地下河型 23

2.2 断层类致灾系统 24

2.2.1 富水断层型 27

2.2.2 导水断层型 28

2.2.3 阻水断层型 28

2.3 其他成因类致灾系统 29

2.3.1 侵入接触型 31

2.3.2 构造裂隙型 32

2.3.3 不整合接触型 35

2.3.4 差异风化型 36

2.3.5 特殊条件型 37

2.4 隧道突水突泥孕灾模式 38

2.4.1 直接揭露型突水突泥 38

2.4.2 渐进破坏型突水突泥 39

2.4.3 渗透失稳型突水突泥 39

2.4.4 间歇破坏型突水突泥 40

2.5 本章小结 41

第3章 隧道突水突泥典型案例与分析 42

3.1 岩溶类致灾系统突水突泥典型案例 42

3.1.1 溶蚀裂隙型突水突泥典型案例—利万高速公路齐岳山隧道 42

3.1.2 溶洞溶腔型突水突泥典型案例—龙永高速公路大坝隧道 48

3.1.3 管道及地下河型突水突泥典型案例—沪蓉西高速公路齐岳山隧道 53

3.2 断层类致灾系统突水突泥典型案例 58

3.2.1 富水断层型突水突泥典型案例—南广铁路白云隧道 58

3.2.2 导水断层型突水突泥典型案例—吉莲高速公路永莲隧道 62

3.2.3 阻水断层型突水突泥典型案例—宜万铁路齐岳山隧道 67

3.3 其他成因类致灾系统突水突泥典型案例 72

3.3.1 侵入接触型突水突泥典型案例—广大铁路祥云隧道 73

3.3.2 构造裂隙型突水突泥典型案例—利万高速公路磨盘山隧道等 77

3.3.3 不整合接触型突水突泥典型案例—青海省道309 线长拉山隧道 88

3.3.4 差异风化型突水突泥典型案例—岑水高速公路均昌隧道 91

3.3.5 特殊条件型突水突泥典型案例—青岛地铁2 号线啤苗区间隧道等 97

3.4 本章小结 99

第4章 岩溶区隧道选线 100

4.1 地下河系统 100

4.1.1 地下河系统结构特征与宏观地质判识 100

4.1.2 地下河系统的工程识别 101

4.1.3 地下河系统对隧道选线的影响 102

4.1.4 地下河系统区隧道选线原则 103

4.2 岩溶泉系统 104

4.2.1 岩溶泉系统结构特征与宏观地质判识 104

4.2.2 岩溶泉系统的工程识别 104

4.2.3 岩溶泉系统对隧道选线的影响 105

4.2.4 岩溶泉系统区隧道选线原则 106

4.3 分散排泄岩溶水系统 106

4.4 岩溶隧道选线评价 107

4.4.1 岩溶隧道选线评价模型 107

4.4.2 岩溶隧道选线评价因子与权值分析 108

4.4.3 层次总排序 112

4.4.4 分级标准 113

4.5 工程应用 114

4.5.1 工程概况 114

4.5.2 隧址区地下河发育特征 114

4.5.3 工程类比 116

4.5.4 示踪试验 119

4.5.5 物探与洞内调查 121

4.5.6 岩溶隧道选线评估 125

4.6 本章小结 126

第5章 隧道突水突泥施工风险区间动态评估 128

5.1 隧道突水突泥风险评判概念模型及指标分级 128

5.1.1 水文地质与工程地质条件 128

5.1.2 隧道施工因素 132

5.1.3 施工动态反馈信息 133

5.2 隧道突水突泥风险区间模糊评判 134

5.2.1 区间风险计算模型构建 134

5.2.2 区间风险隶属度计算 135

5.2.3 区间指标权重分析 136

5.2.4 区间矩阵相对优势度评判 137

5.3 隧道施工风险控制许可机制 138

5.3.1 施工风险控制许可机制 138

5.3.2 施工风险控制许可机制实施流程 138

5.3.3 施工风险控制许可原则 140

5.4 齐岳山隧道突水突泥风险区间动态评估与控制实践 140

5.4.1 区间初步风险评估 141

5.4.2 区间二次风险评估 144

5.4.3 区间动态风险评估 145

5.5 本章小结 151

第6章 隧道突水突泥抗突评判方法 152

6.1 抗突体稳定性影响因素 152

6.1.1 灾害源影响因素 152

6.1.2 抗突体影响因素 153

6.2 抗突评判方法的建立 154

6.3 抗突体稳定性影响因素等级划分及评分值 156

6.3.1 灾害源影响因素等级划分及评分值 156

6.3.2 抗突体影响因素等级划分及评分值 158

6.4 抗突评判实施流程 161

6.5 工程验证 161

6.6 本章小结 166

第7章 隧道突水突泥致灾系统识别方法 167

7.1 隧道突水突泥致灾系统识别方法的实施 167

7.1.1 实施流程 167

7.1.2 实施原则 169

7.2 典型致灾系统识别特征 169

7.2.1 地质识别 170

7.2.2 物探识别 173

7.2.3 钻探识别 178

7.3 工程应用 179

7.3.1 工程概况 179

7.3.2 地质识别 179

7.3.3 物探识别 181

7.4 本章小结 188

第8章 隧道突水突泥案例动态管理与分析平台 189

8.1 案例管理分析平台的设计目标与要求 189

8.1.1 平台设计目标 189

8.1.2 平台设计总体要求 189

8.2 系统开发流程 191

8.3 平台构成和架构 192

8.3.1 平台构成 192

8.3.2 B/S架构 193

8.4 系统主要功能 194

8.4.1 用户认证登录功能 194

8.4.2 案例展示、检索、下载功能 196

8.4.3 案例提交功能 196

8.4.4 案例审核功能 197

8.4.5 案例评论功能 197

8.4.6 案例分析功能 197

8.5 本章小结 201

参考文献 202

附录 2182100433B

随着国家重大基础建设的发展，具有“大埋深、长洞线、高地应力、高渗透压和致灾构造复杂”特点的深长隧道成为施工建设的重点和难点。隧道建设过程中经常遭遇充填型致灾构造，造成突水突泥灾害频发，且灾害具有隐蔽性、滞后性和强致灾性的特点，其难以遏制的根本原因是由于对其复杂的灾变机理认识不够，难以形成有效的判识预测方法。本项目采用案例调研、地质调查、理论分析、颗粒流数值模拟、充填介质渗流特性试验等手段，从宏观地质分析-充填介质破坏特性-充填型构造失稳突水突泥角度，研究隧道充填型致灾构造渗透失稳灾变演化机理。揭示深部充填型致灾构造的充填特性与灾变模式，提出充填介质的颗粒流失机制与破坏特性，揭示渗流-侵蚀-应力耦合作用下充填型致灾构造渗透失稳灾变演化机理，为提高充填型致灾构造渗透失稳突水突泥灾害判识预测提供理论支撑，研究成果对于地下工程重大水害防治具有重要科学意义与工程实用价值。 2100433B

前言

第1章绪论

1.1引言

11.2隧道超前地质预报的作用和意义

1.3超前地质预报发展与现状

1.l.1钻爆法施工隧道超前地质烦报的发展与现状

1.3.2TBM施下隧道超前地质预报的发展与现状

1.3.3隧边施工综合超前地质预报的发展与现状

1.1隧道超前地质预报存在的问题

1.5本书的主要内容

第2章隧道突水突泥灾害源的地质特征

2.1引言

2.2突水突泥灾害源赋存特征

2.2.1突水突泥灾害类型

2.2.2岩济突水突泥灾害源发育的某本规律

2.2.3右溶交水突泥灾吉源发育的主控四素

2.2.4典型突水突泥灾害源赋存特征

2.2.5隧边交水突泥灾吉的灾变特征

2.3典型突水突泥案例与地质分析

2.3.1裂隙型突水突泥典型案例

2.3.2断层理突水突泥典理案例

2.3.3格洞恪院组突水突泥典型案例

2.3.4暗川型突水突泥典型案例

2.4本章小结

第3章隧道不良地质超前地质预报方法

3.1引言

3.2超前地质预报方法的物性基础和物性差异

3.2.1地震波超前预报方法的物性基础

3.2.2地质富达超前预报方法的物忏某础

3.2.3电阻率超前预报方法的物性基础

3.2.4激发极化超前预报方法的物性基础

3.2.5且他超前预报方法的物性基础

3.3地质分析法

3.3.1工程地质调查法

3.3.2届前导洞(坑)法

3.3.3届前水平钻孔法

3.4地震波超前预方法

3.4.1基于直线类观测方式的地震超前顶报方法

3.4.2基于三维空间观测方式的地震超前放报方法

3.4.3某于极小偏移距观测方式的地震超前预报法

3.4.4TBM施工隧过专用的地震超前预报方法

3.5电法类超前预报方法

3.5.1地质古达超前地质预报方法

3.5.2瞬变电磁超前地质预报方法

3.5.3激发极化/山阳率法超前地质预报法

3.6其他超前地质预报方法

3.6.1岩体温度法

3.6.2红外探水法

3.7本章小结

第4章中远距离含水构造瞬变电磁预报理论与方法

4.1引言

1.2隧道瞬变电磁超前探测基本方法和原理

4.2.1瞬变电磁法基本理论与超前探访时方法

1.2.2瞬变电磁隧道探测改进

4.3隧道多点阵列式瞬变电醋探测方法与不良地质体响应规律

1.3.1隧道多点阵列瞬变电磁探测方法原理

1.3.2隧道多点阵列式瞬变电磁探测三维响戚朋律

4.3.3隧道多点阵列式瞬变电磁探测工作方法

4.4隧道多点阵列式瞬变电磁探测数据解释技术

4.4.1均匀半空间中回线源瞬变电磁中心点视电阻率公式

4.4.2含偏移观测点瞬变电磁水平和垂在磁场频率域响山

4.4.3含偏移距观测点瞬变山磁时间域响应及晚期视山阳半公式

4.4.4方法验证与模型算例

4.4.5矢量合成山阻率

4.5钟家山隧道左洞瞬变电磁超前地质预报应用案例

1.6本章小结

第5章近距离含水构造激发极化超前预报理论与方法

5.1引言

5.2激发极化基本原理

5.3隧道激发极化超前探测的多同性源阵列式观测方式与正演模拟

5.3.1多同性源阵列激发极化法观测模式法

5.3.2多同仲源阵列式激发极化超前探测的正演模拟及其对介水构足的响应

5.4多同性源阵列激发极化超前探测的三维反演成像方法

5.4.1基于加权函数的三维电阻率反演成像理论与方法

5.4.2多同性源阵列激发极化法超前探测的反演数值算例

5.5激发极化超前探测水量定量估算技术

5.5.1二电流半衰时之差参数区分自由水和束缚水的微观机理

5.5.2二电流半衰时之差与水量关系的物理模型试验

5.6隧道含水构造三维定位与水量估算技术

5.7隧道超前地质预报专用的激发极化仪

5.7.1时域激发极化仪

5.7.2多同性源阵列式激发极化仪

5.8多同性源阵列式激发极化超前探测方法的应用案例

5.8.1地质分析与测线布置

5.8.2激发极化超前探测数据处理与解释

5.8.3颁报结果与开挖情况对比

5.9多同性源阵列式激发极化技术用于TBM施工隧道的展望

5.10本章小结

第6章钻孔精细三维探测理论与方法

6.1引言

6.2电阻率跨孔CT约束反演成像方法

6.2.1含不等式先验信息约束的电阻束CT反演方和

6.2.2偏导数矩阵的并行解析快速求解方法

6.3跨孔电阻率CT超前地质预报方法

6.3.1跨孔山阳率CT探测的某卒原理

6.3.2二维跨孔电阻率CT组合观测模式及影响四素分析

6.3.3三维跨孔山阻率CT探测影响阿素分析

6.3.4跨孔电阻率CT测物理模型试验

6.3.5跨孔山阳率CT探测应用案例

6.3.6跨孔电阻率CT超前探测技术小结

6.1钻孔(单孔)电阻率成像超前探测技术

6.4.1钻孔(单孔)电阻率成像超前探测的观测模式

6.4.2钻孔(单孔)电阻率成像超前探测正演响应特征

6.4.3钻孔(单孔)电阻率成像超前探测反演成像

6.4.4钻孔(单孔)电阻率成像超前探测物理模型试验

6.5本章小结

第7章隧道综合超前地质预报与联合解译方法

7.1引言

7.2综合超前地质预报基本原则

7.3隧道施工综合超前地质预报方法

7.3.1常用且前地质预报方法的特点分析

7.3.2隧远不良地质综合超前预报方案与流程

7.3.3"同阶段全过程"的突水突泥灾害源综合胆前预报方法与体系

7.4基于空间结构约束联合反演的隧道综合超前地质预报

7.4.1多元超前预报数据的联合反演思想

7.4.2专问结构约束联合反演方法

7.4.3以空间结构约束联合反演为基础的综合地球物理探测的典型案例

7.5隧道施工许可机制与突涌水灾害综合预警

7.5.1施工许可机制

7.5.2施工许可流程

7.5.3施工许可原则

7.5.4突涌水灾害综合预测顶警

7.6本章小结

第8章代表性工程应用案例

8.1引言

8.2山岭隧道超前地质预报实践

8.2.1湖北沪蓉西高速公路齐岳隧道综合超前地质预报应用案例

8.2.2湖北沪蓉西高速公路龙潭隧道综合起前放报与塌方灾害顶警案例

8.2.3湖北宜巳高边公路马家坡隧道综合超前地质顶报与联合反演应用案例

8.2.4锦屏二级电站辅助洞综合超前地质预报应用案例

8.2.5成兰铁路跃龙门隧道综合超前地质预报应用案例

8.3海底隧道超前地质预报实践

8.3.1青岛胶州湾海底隧道工程概况

8.3.2青岛胶州湾海底隧近综合超前地质预报的作用和内容

8.3.3青岛胶州湾海底隧道综合超前地质预报方法与体系

8.3.4青岛胶州湾海底隧近综合超前地质预报代表性案例

8.1城市地铁隧道超前地质预报实践

8.4.1城市地铁超前预报方法的选择

8.4.2城市地铁超前预报方法的实施

8.4.3大连地铁某仄间超前地质烦报代表性案例

8.4.4大连地铁某医间重点地段超前预报实践

8.4.5广州地铁某午站超前地质烦报代表性案例

8.5隧道施工许可机制与综合超前地质预报的联合应用案例

8.5.1工程概况

8.5.2初步评估

8.5.3二次评估与动态评估

8.5.4ZK19 240~ZK19 420段风险拧制

8.5.5ZK19 120~ZK19 /160段风阶控制

8.5.6ZK19 460~ZK19 509段风险拧制

8.5.7ZK19 509~ZK19 610段风阶控制

8.5.8ZK19 610~ZK20 180段风险控制

8.6本章小结

第9章展望

参考文献

彩图 2100433B