复杂地质条件下深埋长隧洞群施工仿真理论与应用研究

本项目按照计划任务要求，通过努力完成了各项指标，取得了多项研究成果。针对深埋长距离隧洞群施工中存在的具有挑战性、亟需解决的关键科学问题，研究了复杂地质条件下深埋长隧洞施工仿真理论与方法。采用面向对象技术和NURBS技术，研究建立了深埋长隧洞群工程地质三维统一模型；针对长距离隧洞群施工地质条件复杂不确定性问题，提出了基于Markov链的岩性预测方法，解决了传统地质分析方法难以对地质信息进行量化的弊端；针对深埋长隧洞群结构复杂以及各洞室相互贯通而导致的通风排尘困难问题，研究了深埋长隧洞群施工通风气固两相流数值模拟方法；针对长距离引水隧洞群施工系统的特征和影响因素，开展了长距离引水隧洞群施工全过程仿真理论与方法的研究，建立了长距离引水隧洞群施工全过程仿真模型，提出了长距离引水隧洞群施工进度控制与调整的方法，建立了施工进度预警模型和施工进度调整体系，为长距离引水隧洞群施工仿真与实时控制提供理论基础。针对某水电站长距离引水隧洞群工程实际情况，研制开发了长距离引水隧洞群施工全过程仿真与控制系统，该系统能够较好地适应工程实际应用的要求，实现了长距离引水隧洞群施工全过程仿真与进度的实时控制，建立了考虑岩性不确定性和工序施工历时随机性的隧洞开挖施工仿真模型，并结合蒙特卡罗法对工期风险和完工概率进行了统计分析，为长距离引水隧洞群施工进度分析与控制提供了全面的决策平台。发表学术论文6篇，其中EI收录4篇。 2100433B

针对复杂地质条件下深埋长隧洞群施工进度计划与控制中存在的具有挑战性、亟需解决的关键科学问题：工程地质条件的不确定性问题、施工过程模拟建模的复杂性问题、施工进度实时控制及风险定量评价问题。本研究根据深埋长隧洞群施工过程的系统性和复杂性，建立综合考虑地质、通风、施工工艺、交通运输等众多因素的施工仿真模型；探讨地质岩性及不良地质分布概率预测方法，模拟施工通风过程，研究耦合地质风险预测-通风模拟的施工仿真与实时控制及风险评价理论与方法，并采用虚拟现实方法对施工过程进行可视化分析，可为深埋长隧洞群施工洞室优化布置、资源合理配置、施工协调组织及工期风险决策提供多学科综合的动态分析理论与方法。本研究弥补了目前隧洞施工仿真中只针对单一隧洞的围岩性质预测以及单独分析隧洞通风或地质对施工进度影响的不足，解决了复杂地质条件下深埋长隧洞群施工仿真与优化分析中存在的应用基础科学问题，具有重要的理论意义和应用价值。

第一章概论

第一节深埋长隧洞进展

第二节深埋长隧洞含义

第三节深埋长隧洞复杂性分类

第四节深埋长隧洞勘测特点与难点

第五节工程勘测技术思路

第二章深埋长隧洞主要工程地质问题

第一节大断层带围岩失稳及涌水问题

第二节岩溶及突水突泥问题

第三节高地应力条件下软质围岩变形

第四节岩爆问题

第五节隧洞高地温问题

第六节有害气体问题

第七节膨胀岩问题

第八节放射性元素危害问题

第九节隧洞高外水压力问题

第三章深埋长隧洞主要勘测经验

第一节各勘测设计阶段主要工作内容

第二节区域地质构造与构造稳定性

第三节地层岩性

第四节地质构造

第五节岩溶勘测

第六节水文地质勘测

第七节钻爆法隧洞与TBM隧洞勘测

第四章工程地质测绘

第一节概述

第二节准备工作

第三节野外工作方法

第四节工程地质测绘内容

第五节工程地质测绘资料整理

第五章遥感遥测技术

第一节概述

第二节原理和特点

第三节遥感影像工程地质解译

第四节数码摄像地质编录技术

第五节三维激光扫描技术

第六节发展趋势

第六章工程钻探

第一节工程钻探的特点

第二节工程钻探的目的与任务

第三节钻孔观测与编录

第四节钻探资料整理

第七章工程坑探

第八章信息模拟技术

第一节概述

第二节模拟研究现状与发展方向

第九章物理勘测技术

第一节概述

第二节电磁测深法

第三节高密度电阻率法

第四节地震勘探

第五节放射性勘探

第六节综合测井

第七节深埋长隧洞物理勘测原则

第八节物理勘测技术小结

第十章超前预测预报技术

第一节综述

第二节隧洞施工超前预报分类

第三节超前预报方法及设备

第四节超前探测中的问题

第五节搞好TBM隧洞超前预报的措施

第六节超前预测预报技术小结

参考文献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。

《深埋长隧洞勘测技术及超前预报》由学苑出版社出版。