长大深埋挤压性围岩铁路隧道设计施工关键技术及应用

长大深埋挤压性围岩铁路隧道设计施工关键技术及应用,2019年度国家科学技术进步奖二等奖,主要完成人

赵　勇，李国良，李　雷，熊春庚，刘志春，杨木高，肖广智，李　宁，李　响，张旭东

长大深埋挤压性围岩隧道具有地质构造作用强烈、地应力水平极高、流变效应显著等特点，建设面临诸多难题，一是构造作用强烈、地应力水平高，地质环境复杂多变，变形机理难以判释；二是变形量大、变形速率高、持续时间长，变形难以控制，经常造成工期延误、投资增加，成为控制性工程；三是缺乏针对性的设计方法和施工对策，结构和道床稳定性难以控制，易造成隧道塌方、结构压溃、仰拱隆起等安全事故，不能满足铁路轨道毫米级的变形要求，影响运营安全。所以，挤压性围岩隧道一直是国际公认的技术难题，已成为我国铁路建设的瓶颈。

铁一院联合中国铁路经济规划研究院、兰渝铁路有限责任公司、石家庄铁道大学、中铁西南科学研究院等6家单位，历时15年攻关，取得了从理论到实践的多项创新成果，形成了长大深埋挤压性围岩隧道设计施工关键技术。创立了挤压性围岩判别标准及变形潜势分级预测方法，实现了挤压性围岩的准确判识；创建了以全过程变形控制为核心的挤压性围岩隧道设计方法，解决了挤压性围岩隧道结构设计关键技术难题；构建了安全高效、变形可控的施工技术体系，为长大深埋挤压性围岩铁路隧道建设和运营提供了保障，形成了以勘察→设计→施工→结构安全评价为主线的挤压性围岩隧道成套技术体系，整体技术指标处于国际领先水平。

研究成果成功应用于兰武二线乌鞘岭、青藏铁路新关角、贵广高铁天平山、兰新高铁大梁等220余项隧道工程，有力促进了行业科技进步，为今后挤压性围岩隧道，特别是川藏、滇藏、中尼、西（宁）成（都）等铁路超长超大埋深高地应力隧道建造提供了自主核心修建技术，为西部大开发和一带一路倡议的实施提供了重要技术支撑。2100433B

《长大深埋隧洞勘测技术研究与实践》由黄河水利出版社出版。《长大深埋隧洞勘测技术研究与实践》编辑推荐：隧洞施工超前预测预报技术是随着隧洞工程的发展需要应运而生的，它是地质勘测技术在施工阶段的延续和补充。它的实施应用既可校验前期勘察设计结论，又能促进施工动态设计管理，且是安全施工的重要保证。

第1章 长大深埋隧洞的发展

1.1 长大深埋隧洞的含义与界定

1.2 长大深埋隧洞发展概述

第2章 长大深埋隧洞复杂性分类

2.1 长大深埋隧洞工程地质条件复杂性分级

2.2 长大深埋隧洞工程复杂性分类

第3章 长大深埋隧洞主要工程地质问题

3.1 简述

3.2 大断层带围岩失稳及涌水问题

3.3 岩溶及突水突泥问题

3.4 高地应力条件下软质围岩变形问题

3.5 岩爆问题

3.6 隧洞高地温问题

3.7 有害气体问题

3.8 有害水质问题

3.9 膨胀岩问题

3.10 放射性元素危害问题

3.11 隧洞高外水压力问题

第4章 长大深埋隧洞勘测技术方法

4.1 工程勘测的特点与难点

4.2 工程勘测技术思路

4.3 国外长大深埋隧洞主要勘测经验

4.4 工程地质测绘

4.5 遥感技术

4.6 地球物理勘测技术

4.7 工程钻探

4.8 工程地质坑探

4.9 信息模拟技术

第5章 隧洞施工超前地质预报

5.1 概述

5.2 隧洞施工超前预报分类

5.3 超前预报方法与技术

5.4 超前探测中的若干问题

5.5 TBM施工超前地质预报方法的选择

5.6 超前预报小结

第6章 工程实践

6.1 实例I——齐热哈塔尔水电站引水隧洞

6.2 实例Ⅱ——锦屏二级水电站引水隧洞

6.3 实例Ⅲ——宁夏大湾输水隧洞

参考文献2100433B

第1章 绪论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 国内外工程风险研究现状

1.3 国内外隧道工程风险研究现状

1.4 研究课题的提出及本书研究内容

第2章 深埋长大隧道施工风险识别研究

2.1 引言

2.2 风险发生机理及风险识别

2.3 深埋长大隧道施工风险识别研究

2.4 深埋长大隧道风险识别主要内容

2.5 国内外隧道施工灾害统计

2.6 深埋长大隧道施工风险失效模式研究

2.7 基于FTA-AHP的隧道施工风险识别模型

2.8 隧道破坏对TBM施工的影响

2.9 本章小结

第3章 深埋长大隧道施工风险估计研究

3.1 引言

3.2 风险率计算模型构建基本理论

3.3 隧道施工时涌水风险概率分析

3.4 隧道施工时岩爆风险概率分析

3.5 隧道施工TBM被困风险概率分析

3.6 板裂结构围岩破坏风险研究

3.7 软岩挤压变形破坏风险

3.8 基于模糊概率的深埋隧道风险概率计算模型

3.9 隧道施工时高地温风险概率分析

3.10 隧道施工时有害气体风险分析

3.11 隧道施工时塌方风险分析

3.12 隧道施工时通风风险分析

3.13 隧道施工TBM选型风险分析

3.14 隧道施工时地震影响风险分析

3.15 单元洞段隧道施工风险综合风险率模型

3.16 深埋隧道失事风险概率求解方法研究

3.17 隧道施工风险失事后果估计模型研究

3.18 本章小结

第4章 深埋长大隧道施工风险评价研究

4.1 引言

4.2 国内外风险接受准则研究现状及不足

4.3 基于深埋长大隧道施工的风险接受准则

4.4 基于模糊综合评判的TBM施工风险评价模型

4.5 风险预警

4.6 本章小结

第5章 深埋长大隧道施工风险应对研究

5.1 引言

5.2 常用的风险应对方法

5.3 深埋长大隧道施工风险处置措施

5.4 本章小结

第6章 超长水底隧道火灾及结构安全风险评估

6.1 引言

6.2 火灾风险分析

6.3 逃生分析

6.4 火灾风险度分析

6.5 消防安全水平分析

6.6 基于有限元法的隧道结构安全性评价

6.7 本章小结

参考文献2100433B