第一篇：公路隧道工程的地質(zhì)勘探技術(shù)研究論文

引言

公路工程的建設(shè)需要跨越自然地質(zhì)條件不同的區(qū)域，若公路經(jīng)過山區(qū)或者河流區(qū)域時，需要開挖山嶺隧道或河底隧道。隧道的開挖技術(shù)與該地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境具有密切聯(lián)系，為保障隧道工程的安全性，應(yīng)對需要開挖隧道的地區(qū)進(jìn)行科學(xué)的地質(zhì)勘探，為公路工程的規(guī)劃、設(shè)計及施工提供必要的依據(jù)和指導(dǎo)。

一、公路工程隧道地質(zhì)勘探

(一)隧道工程地質(zhì)勘探必要性

地質(zhì)勘探是通過鉆探、電探、震探等一系列方法對構(gòu)成地質(zhì)條件的各個要素進(jìn)行測試的一種技術(shù)，為煤田開采、石油開采、地下工程的建設(shè)等各項工作提供必要的技術(shù)參數(shù)。隧道是在天然地層中修建的建筑物，隧道工程建設(shè)的各個環(huán)節(jié)，如位置選擇、工程設(shè)計、施工技術(shù)等均與地質(zhì)條件有緊密關(guān)系。以山嶺隧道為例，修建山嶺隧道時應(yīng)對巖層地質(zhì)構(gòu)造、產(chǎn)狀、裂隙發(fā)育、風(fēng)化程度、地層含水量、地層溫度、有害氣體等各個要素進(jìn)行地質(zhì)勘測，以決定隧道的深度、施工工藝及施工技術(shù)。對重點隧道工程，除常規(guī)的地質(zhì)勘測外，還應(yīng)進(jìn)行區(qū)域性的工程地質(zhì)調(diào)查、測繪及試驗;若地下水對隧道具有重大影響時，還應(yīng)進(jìn)行地下水動態(tài)觀測，計算隧道涌水量。隧道工程地質(zhì)勘探工作主要關(guān)注的內(nèi)容為隧道圍巖的穩(wěn)定性、地下水對隧道的影響、地層溫度的影響、有害氣體的組份、隧道位置及洞口位置的確定等。

(二)隧道工程地質(zhì)勘探的主要內(nèi)容

1．可行性研究階段的勘探

隧道工程的可行性勘探主要目的是了解項目所在地的地質(zhì)特征、各工程方案的地質(zhì)條件及其控制工程方案需要的主要地質(zhì)參數(shù)，為工程的路線設(shè)計、橋位設(shè)計、方案的選擇、編制可行性研究報告提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。這一階段的探測工作主要是踏勘，對多個可能方案沿路線進(jìn)行實地調(diào)差，對重要工點進(jìn)行必要的勘探，大致探明地質(zhì)情況即可。一般需要進(jìn)行勘探的工點有大橋、隧道、不良地段等。

2．初步勘探階段

初勘階段一般以物探為主，物探的測區(qū)一般在測繪范圍以內(nèi)，當(dāng)對物探解釋有重要的對比價值或參考價值時，可進(jìn)行勘測追蹤，擴(kuò)大測繪范圍。在測量范圍內(nèi)，應(yīng)按照物探方法，結(jié)合地形條件，對測線的方向、間距、測點的疏密、激發(fā)點與接收點的距離及布置形式進(jìn)行設(shè)定。物探方法較多，對隧道工程進(jìn)行物探時，可根據(jù)隧道深埋和下伏巖體特性，選擇合適的物探方法。電火花法、聲脈沖轟震器、旁側(cè)掃描聲納可用于水下隧道地質(zhì)勘探;高分辨率反射法可用于深埋隧道的勘探;磁力、重力測量法則適用于礦體、煤層、采空區(qū)、溶洞、斷裂等特殊構(gòu)造的勘探。分離式隧道一般沿隧道軸線縱向布置2－3條物探測線，兩洞口橫向測線可布置2條，根據(jù)隧道長度、地質(zhì)條件確定測線長度和測點間距;整體式隧道可適當(dāng)增加縱向和橫向測線。地質(zhì)體或構(gòu)造類型不同時，應(yīng)設(shè)計2－3條物探測線穿過，每條測線的測點應(yīng)在3各以上，若地質(zhì)條件復(fù)雜時，可酌情增加測點數(shù)目。

3．詳細(xì)勘探階段

詳細(xì)勘探主要是進(jìn)一步探測初步勘探階段未查明的地質(zhì)問題，為后續(xù)工程的設(shè)計及施工提供必要的補充和校核，這一階段探測技術(shù)仍以物探為主，具體選擇方法可根據(jù)隧道所在地區(qū)的地形、地質(zhì)條件決定。對山區(qū)巖質(zhì)隧道進(jìn)行探測時，應(yīng)先進(jìn)行地震勘探。進(jìn)行地震勘探時，可沿隧道軸線布置一條以上的地震測線，以10－20m為間距設(shè)置測試點;若在測試過程中發(fā)現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造，可將測試點數(shù)據(jù)布置密度增加;兩洞口布置橫測線，測點距離設(shè)置為5m;若在洞口或洞身發(fā)現(xiàn)溶洞或其他構(gòu)造破碎帶，可根據(jù)具體情況適當(dāng)增加橫測線或測試點。公路為上下行時，對于地質(zhì)條件簡單、巖性單一、無地質(zhì)構(gòu)造的短小隧道可作為一條隧道，組織勘探工作外，其余均應(yīng)作為兩條隧道進(jìn)行單獨勘探?？碧椒椒ㄈ缦?用聲波法對巖體的彈性縱波波速和橫向波速進(jìn)行同時測定，用于計算巖體的彈性特征值;測試巖石試件的彈性波速，以計算巖體的完整性，從而判定圍巖的破碎程度;在進(jìn)行地震勘探時，若發(fā)現(xiàn)明顯的地質(zhì)構(gòu)造或溶洞時，可利用其他方法進(jìn)行再次勘探，以供驗證;采用電探時，可沿隧道軸線設(shè)三條測試線，其中兩側(cè)的測試線與主測線的間隔距離為20m，測點間距為20m;洞口設(shè)置橫測線，間距為10－30m;對水下地質(zhì)進(jìn)行物探時，應(yīng)根據(jù)水域的水底地形、水體流蘇、水體深度等情況決定物探方法的選取，一般可采用多種方法進(jìn)行綜合探測，勘探主線至少為2條，橫測線可根據(jù)水流方向布設(shè)，至少為3天，測點間距應(yīng)小于陸上物探測點間距。

二、隧道工程地質(zhì)勘探測試項目

隧道工程地質(zhì)勘探測試項目主要包括地應(yīng)力、巖土力學(xué)、水文地質(zhì)、水質(zhì)分析以及其他綜合測試。地應(yīng)力測試方法多采用水力壓裂法，其他方法可作為輔助方法。巖體內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)存在一定的差異性，可利用應(yīng)力試驗，并結(jié)合巖體組份的分析及構(gòu)造分析，對巖體的主應(yīng)力方向進(jìn)行確定，巖土的力學(xué)試驗常用測定標(biāo)準(zhǔn)為《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》;隧道工程在建設(shè)過程中，需要大量的鉆探操作，地質(zhì)勘探孔的設(shè)定應(yīng)考慮水文地質(zhì)試驗孔的設(shè)定情況，地質(zhì)勘探孔終孔可作為后期的水文地質(zhì)試驗的觀測孔，若發(fā)現(xiàn)鉆探孔終孔含有大量地下水，應(yīng)考慮進(jìn)行專業(yè)的水文地質(zhì)勘探，以獲得水文地質(zhì)參數(shù)。對隧道內(nèi)的主要含水層取樣進(jìn)行水質(zhì)分析，看是否滿足生活、工程、消防用水的要求，一般測試樣品為1－3組。綜合測井是配合鉆孔，利用聲波測井和放射測井的方法，從多個方面獲得隧道圍巖工程所需的地質(zhì)、水文等各項參數(shù)。

三、總結(jié)語

公路隧道工程的施工需要科學(xué)的地質(zhì)勘探，這是為后期工程的設(shè)計、施工、運行提供的基礎(chǔ)保障。在實際的勘探過程中，應(yīng)根據(jù)具體的地質(zhì)情況進(jìn)行勘探方法的選擇及變通，確?？碧綌?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及有效性。

第二篇：工程地質(zhì)勘探

工程地質(zhì)勘察

百科名片

工程地質(zhì)勘察是為查明影響工程建筑物的地質(zhì)因素而進(jìn)行的地質(zhì)調(diào)查研究工作。所需勘察的地質(zhì)因素包括地質(zhì)結(jié)構(gòu)或地質(zhì)構(gòu)造：地貌、水文地質(zhì)條件、土和巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，自然（物理）地質(zhì)現(xiàn)象和天然建筑材料等。這些通常稱為工程地質(zhì)條件。查明工程地質(zhì)條件后，需根據(jù)設(shè)計建筑物的結(jié)構(gòu)和運行特點，預(yù)測工程建筑物與地質(zhì)環(huán)境相互作用（即工程地質(zhì)作用）的方式、特點和規(guī)模，并作出正確的評價，為確定保證建筑物穩(wěn)定與正常使用的防護(hù)措施提供依據(jù)。

簡介

勘察內(nèi)容

勘察工作量

勘察階段

工程地質(zhì)勘察方法或手段 工程地質(zhì)測繪

工程地質(zhì)勘探

實驗室試驗及現(xiàn)場原位測試

長期觀測

展開 編輯本段簡介

工程地質(zhì)勘察 engineering geological investigation研究、評價建設(shè)場地的工程地質(zhì)條件所進(jìn)行的地質(zhì)測繪、勘探、室內(nèi)實驗、原位測試等工作的統(tǒng)稱。為工程建設(shè)的規(guī)劃、設(shè)計、施工提供必要的依據(jù)及參數(shù)。工程地質(zhì)條件通常是指建設(shè)場地的地形、地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、不良地質(zhì)現(xiàn)象以及水文地質(zhì)條件等。工程地質(zhì)勘察是為查明影響工程建筑物的地質(zhì)因素而進(jìn)行的地質(zhì)調(diào)查研究工作。所需勘察的地質(zhì)因素包括地質(zhì)結(jié)構(gòu)或地質(zhì)構(gòu)造：地貌、水文地質(zhì)條件、土和巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，自然（物理）地質(zhì)現(xiàn)象和天然建筑材料等。這些通常稱為工程地質(zhì)條件。查明工程地質(zhì)條件后，需根據(jù)設(shè)計建筑物的結(jié)構(gòu)和運行特點，預(yù)測工程建筑物與地質(zhì)環(huán)境相互作用（即工程地質(zhì)作用）的方式、特點和規(guī)模，并作出正確的評價，為確定保證建筑物穩(wěn)定與正常使用的防護(hù)措施提供依據(jù)。

編輯本段勘察內(nèi)容

主要有以下五項：①搜集研究區(qū)域地質(zhì)、地形地貌、遙感照片、水文、氣象、水文地質(zhì)、地震等已有資料，以及工程經(jīng)驗和已有的勘察報告等;②工程地質(zhì)調(diào)查與測繪；③工程地質(zhì)勘探見工程地質(zhì)測繪和勘探；④巖土測試和觀測見土工試驗和現(xiàn)場原型觀測、巖體力學(xué)試驗和測試；⑤資料整理和編寫工程地質(zhì)勘察報告。工程地質(zhì)勘察通常按工程設(shè)計階段分步進(jìn)行。不同類別的工程，有不同的階段劃分。對于工程地質(zhì)條件簡單和有一定工程資料的中小型工程，勘察階段也可適當(dāng)合并。

編輯本段勘察工作量

主要根據(jù)工程類別與規(guī)模、勘察階段、場地工程地質(zhì)的復(fù)雜程度和研究狀況、工程經(jīng)驗、建筑物等級及其結(jié)構(gòu)特點、地基基礎(chǔ)設(shè)計與施工的特殊要求等六個方面而定。

編輯本段勘察階段

按工程建設(shè)的階段，工程地質(zhì)勘察一般分為規(guī)劃選點至選址的工程地質(zhì)勘察、初步設(shè)計工程地質(zhì)勘察和施工圖設(shè)計工程地質(zhì)勘察。

編輯本段工程地質(zhì)勘察方法或手段

工程地質(zhì)勘察方法或手段，包括工程地質(zhì)測繪、工程地質(zhì)勘探、實驗室或現(xiàn)場試驗、長期觀測（或監(jiān)測）等。

工程地質(zhì)測繪

在一定范圍內(nèi)調(diào)查研究與工程建設(shè)活動有關(guān)的各種工程地質(zhì)條件，測制成一定比例尺的工程地質(zhì)圖，分析可能產(chǎn)生的工程地質(zhì)作用及其對設(shè)計建筑物的影響，并為勘探、試驗、觀測等工作的布置提供依據(jù)。它是工程地質(zhì)勘察的一項基礎(chǔ)性工作。測繪范圍和比例尺的選擇，既取決于建筑區(qū)地質(zhì)條件的復(fù)雜程度和已有研究程度，也取決于建筑物的類型、規(guī)模和設(shè)計階段。規(guī)劃選點階段，區(qū)域性工程地質(zhì)測繪用小比例尺（1:10萬，1:5萬）；設(shè)計階段,水庫區(qū)測繪大多用中比例尺（1:2.5萬，1:1萬）,壩址、廠址則用大比例尺(1:5000，1:2000,1:1000,1:500)。工程地質(zhì)測繪所需調(diào)研的內(nèi)容有地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地貌及第四紀(jì)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、天然建筑材料、自然（物理）地質(zhì)現(xiàn)象及工程地質(zhì)現(xiàn)象。對所有地質(zhì)條件的研究，都必須以論證或預(yù)測工程活動與地質(zhì)條件的相互作用或相互制約為目的，緊密結(jié)合該項工程活動的特點。當(dāng)露頭不好或這些條件在深部分布不明時，需配合以試坑、探槽、鉆孔、平洞、豎井等勘探工作進(jìn)行必要的揭露。工程地質(zhì)測繪通常是以一定比例尺的地形圖為底圖，以儀器測量方法來測制。采用衛(wèi)星像片、航空像片和陸地攝影像片，通過室內(nèi)判讀調(diào)繪成草圖，到現(xiàn)場有目的地復(fù)查，與進(jìn)一步的照片判讀反復(fù)驗證，可以測制出更精確的工程地質(zhì)圖。并可提高測繪的精度和效率，減少地面調(diào)查的工作量。

工程地質(zhì)勘探

包括工程地球物理勘探、鉆探和坑探工程等內(nèi)容。①工程地球物理勘探。簡稱工程物探，其目的是利用專門儀器，測定各類巖、土體或地質(zhì)體的密度、導(dǎo)電性、彈性、磁性、放射性等物理性質(zhì)的差別，通過分析解釋判斷地面下的工程地質(zhì)條件。它是在測繪工作的基礎(chǔ)上探測地下工程地質(zhì)條件的一種間接勘探方法。按工作條件分為地面物探和井下物探（測井）；按被探測的物理性質(zhì)可分為電法、地震、聲波、重力、磁法、放射性等方法。工程地質(zhì)勘察中最常用的地面物探為電法中的視電阻率法，地震勘探中的淺層折射法，聲波勘探等；測井則多采用綜合測井。物探的優(yōu)點在于能經(jīng)濟(jì)而迅速地探測較大范圍，且通過不同方向的多個剖面獲得的資料是三維的。以這些資料為基礎(chǔ)，在控制點和異常點上布置勘探、試驗工作，既可減少盲目性，又可提高精度。測井則可增補鉆探工作所得資料并提高其質(zhì)量。開展多種方法綜合物探，根據(jù)綜合成果進(jìn)行對比分析，可以顯著提高地質(zhì)解釋的質(zhì)量，擴(kuò)大物探解決問題的范圍，縮短工程地質(zhì)勘探周期并降低其成本。由于物探需要間接解釋，所以只有地質(zhì)體之間的物理狀態(tài)（如破碎程度、含水率、喀斯特化程度）或某種物理性質(zhì)有顯著差異，才能取得良好效果。②鉆探和坑探。采用鉆探機(jī)械鉆進(jìn)或礦山掘進(jìn)法，直接揭露建筑物布置范圍和影響深度內(nèi)的工程地質(zhì)條件，為工程設(shè)計提供準(zhǔn)確的工程地質(zhì)剖面的勘察方法。其任務(wù)是：查明建筑物影響范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造，了解巖層的完整性或破壞情況，為建筑物探尋良好的持力層（承受建筑物附加荷載的主要部分的巖土層）和查明對建筑物穩(wěn)定性有不利影響的巖體結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)面（如軟弱夾層、斷層與裂隙）;揭露地下水并觀測其動態(tài);采取試驗用的巖土試樣；為現(xiàn)場測試或長期觀測提供鉆孔或坑道。鉆探比坑探工效高，受地面水、地下水及探測深度的影響較小，故廣為采用。但不易取得軟弱夾層巖心和河床卵礫石層樣品，鉆孔也不能用來進(jìn)行大型現(xiàn)場試驗。因此,有時需采用大孔徑鉆探技術(shù),或在鉆孔中運用鉆孔攝影，孔內(nèi)電視或采用綜合物探測井以彌補其不足。但在關(guān)鍵部位還需采用便于直接觀察和測試目的層的平洞、斜井、豎井等坑探工程。鉆探和坑探的工作成本高，故應(yīng)在工程地質(zhì)測繪和物探工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同工程地質(zhì)勘探階段需要查明的問題，合理設(shè)計洞、坑、孔的數(shù)量、位置、深度、方向和結(jié)構(gòu)，以盡可能少的工作量取得盡可能多的地質(zhì)資料，并保證必要的精度。

實驗室試驗及現(xiàn)場原位測試

獲得工程地質(zhì)設(shè)計和施工參數(shù)，定量評價工程地質(zhì)條件和工程地質(zhì)問題的手段，是工程地質(zhì)勘察的組成部分。室內(nèi)試驗包括：巖、土體樣品的物理性質(zhì)、水理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)參數(shù)的測定?，F(xiàn)場原位測試包括：觸探試驗、承壓板載荷試驗、原位直剪試驗以及地應(yīng)力量測等

（見巖土試驗、工程地質(zhì)力學(xué)模擬）。設(shè)計建筑物規(guī)模較小，或大型建筑物的早期設(shè)計階段，且易于取得巖、土體試樣的情況下，往往采用實驗室試驗。但室內(nèi)試驗試樣小，缺乏代表性，且難以保持天然結(jié)構(gòu)。所以，為重要建筑物的初步設(shè)計至施工圖設(shè)計提供上述各種參數(shù)，必須在現(xiàn)場對有代表性的天然結(jié)構(gòu)的大型試樣或?qū)畬舆M(jìn)行測試。要獲取液態(tài)軟粘土、疏松含水細(xì)砂、強(qiáng)裂隙化巖體之類的、不能得到原狀結(jié)構(gòu)試樣的巖土體的物理力學(xué)參數(shù)，必須進(jìn)行現(xiàn)場原位測試。

長期觀測

用專門的觀測儀器對建筑區(qū)工程地質(zhì)條件各要素或?qū)こ探ㄖ顒佑兄匾绊懙淖匀?物理)地質(zhì)作用和某些重要的工程地質(zhì)作用隨時間的發(fā)展變化，進(jìn)行長時期的重復(fù)測量的工作。觀測的主要內(nèi)容有：巖、土體位移范圍、速度、方向；巖、土體內(nèi)地下水位變化；巖體內(nèi)破壞面上的壓力；爆破引起的質(zhì)點速度；峰值質(zhì)點加速度；人工加固系統(tǒng)的載荷變化等。此項工作主要是在論證建筑物的施工設(shè)計的詳細(xì)勘察階段進(jìn)行，工程地質(zhì)作用的觀測則往往在施工和建筑物使用期間進(jìn)行。長期觀測取得的資料經(jīng)整理分析，可直接用于工程地質(zhì)評價，檢驗工程地質(zhì)預(yù)測的準(zhǔn)確性，對不良地質(zhì)作用及時采取防治措施，確保工程安全。

第三篇：鐵路隧道施工風(fēng)險管理技術(shù)研究論文

摘要：開展鐵路隧道風(fēng)險管理技術(shù)及應(yīng)用研究，有利于施工時進(jìn)行科學(xué)的決策、規(guī)范化的管理，最大限度地降低施工風(fēng)險帶來的嚴(yán)重后果。文章以烏巖山鐵路隧道施工為例，借鑒國內(nèi)外先進(jìn)的風(fēng)險管理經(jīng)驗，分別從風(fēng)險識別、風(fēng)險評估、機(jī)制建立、控制措施等方面對鐵路隧道施工風(fēng)險管理進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：鐵路工程；隧道施工；風(fēng)險評估；風(fēng)險控制；施工風(fēng)險管理技術(shù)

自國家進(jìn)入新世紀(jì)以來，在各領(lǐng)域中的技術(shù)水平正在不斷提升，而細(xì)化到鐵路隧道施工領(lǐng)域中也呈現(xiàn)出施工技術(shù)的不斷優(yōu)化和施工難度不斷提高的態(tài)勢。針對這一局面，在當(dāng)今的鐵路隧道施工過程中使用更為科學(xué)的風(fēng)險管理技術(shù)，最大程度降低施工中產(chǎn)生風(fēng)險的可能性，是工程施工順利進(jìn)行的關(guān)鍵，也是施工單位完成工程目標(biāo)，同時達(dá)到最大化經(jīng)濟(jì)利益的重要措施。

1工程情況簡介

烏巖山隧道位于浙江省溫嶺市大溪鎮(zhèn)境內(nèi)，隧道總長度為6208m，根據(jù)列車行駛速度200km/h的規(guī)格開展單洞雙線鐵路隧道施工。隧道通過的地質(zhì)情況較為復(fù)雜，斷層破碎帶較多，裂隙水發(fā)育，軟弱圍巖所占比例較大，造成施工的難度及風(fēng)險巨大。該鐵路隧道穿過丘陵低山區(qū)，斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，輔有平緩的褶皺構(gòu)造，主要巖體有凝灰?guī)r、泥巖和花崗巖等，隧道最大埋深為480m。除斷層帶外隧道進(jìn)出口各300m范圍圍巖等級較差。隧道施工過程中，嚴(yán)格按“新奧法”作業(yè)，該方法從巖石力學(xué)的觀點出發(fā)，以維護(hù)和利用圍巖的自承能力為基點，采用錨桿和噴射混凝土為主要支護(hù)手段，及時進(jìn)行支護(hù)，控制圍巖的變形和松弛，使圍巖成為支護(hù)體系的組成部分，并通過對圍巖和支護(hù)的量測、監(jiān)控來指導(dǎo)隧道施工的方法和原則。為了保障隧道施工過程的安全，施工方建立了一套較為全面的安全生產(chǎn)管理辦法，并指派相關(guān)人員開展了安全管理工作，最大限度地降低該隧道工程在施工過程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險。

2該鐵路隧道工程施工中使用的風(fēng)險管理辦法

2.1鐵路隧道工程風(fēng)險的識別導(dǎo)致風(fēng)險發(fā)生的原因是促使風(fēng)險事件發(fā)生概率和損失幅度增加的因素，風(fēng)險識別是對工程項目中的風(fēng)險進(jìn)行確認(rèn)和分類，工作中應(yīng)以收集各工序的風(fēng)險作為主要途徑，以相關(guān)經(jīng)驗及資料整理作為輔助途徑。根據(jù)工程開工前展開的施工調(diào)查揭示，在該工程當(dāng)中，主要存在以下較突出的問題。

2.1.1該鐵路隧道洞身橫穿了多條地域性斷層巖層并受此影響，在隧道內(nèi)施工過程中，隧道巖體非常容易發(fā)生碎裂現(xiàn)象，并且該種巖層十分易于水的貯存，所以在施工過程中，有發(fā)生坍塌和突水突泥事故的可能。

2.1.2因為該工程當(dāng)中最大深度為480m，按照相關(guān)理論公式進(jìn)行推算，在隧道最深處的溫度可能達(dá)到34℃以上，在高溫高濕的條件下，給技術(shù)人員的施工帶來了很大的困難。

2.1.3相關(guān)勘察人員分析，在此工程中存在有泥巖地質(zhì)結(jié)構(gòu)，含硫化氫地層，因此在隧道洞身可能存在有天然氣氣體的聚集，對施工人員的生命安全構(gòu)成威脅。

2.2采取的風(fēng)險評估辦法按照《鐵路隧道風(fēng)險判定和管理辦法》當(dāng)中建議使用的風(fēng)險評估辦法，并結(jié)合該鐵路隧道工程的實際情況，使用了下列風(fēng)險評估辦法：2.2.1風(fēng)險打分。風(fēng)險打分是按照鐵路隧道設(shè)計、施工過程中的實際狀況，把鐵路隧道在施工過程中可能發(fā)生的潛在風(fēng)險歸納成設(shè)計類、地質(zhì)類、施工方法類等多個部分，對這些部分中可能發(fā)生的風(fēng)險以評分的方式進(jìn)行風(fēng)險判定，最后根據(jù)總的評分結(jié)果，對該隧道的整體風(fēng)險進(jìn)行全方位評定。

2.2.2專家分析法。專家分析法是施工方和相關(guān)工程方面的專家取得聯(lián)系，并對該工程中可能發(fā)生的安全問題向?qū)＜疫M(jìn)行詢問，并讓專家對工程中的風(fēng)險給出判定的方法。這種方法是使用歸納統(tǒng)計的辦法把多數(shù)人的意見和少數(shù)人的意見全部進(jìn)行考慮，很好的避免了其他風(fēng)險評估辦法中涵蓋面不全的弱點。使用此辦法的流程有以下四個方面：（1）把該項目工程的基本狀況和施工方所提出的問題提供給專家；（2）以成立調(diào)查組的方式提出個人意見，分析時對各方的意見進(jìn)行整合；（3）將整合的結(jié)果返還給專家，專家就所整合的意見再提出自己的看法；（4）重復(fù)以上過程多次之后，意見就會趨于統(tǒng)一，這便是施工范圍在后續(xù)施工作業(yè)中進(jìn)行決策的根據(jù)。

2.3鐵路隧道的風(fēng)險評估程序

2.3.1針對起始風(fēng)險進(jìn)行判定，相關(guān)技術(shù)地質(zhì)勘探人員列出該工程當(dāng)中的潛在風(fēng)險表，并在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建工程層次模型。

2.3.2使用層次分析與專家調(diào)查的方式對潛在風(fēng)險表中可能存在的風(fēng)險進(jìn)行分析，并對風(fēng)險系數(shù)進(jìn)行判定。2.3.3由專家對起始風(fēng)險中所指出的風(fēng)險產(chǎn)生的可能性進(jìn)行評定，并分析這些風(fēng)險發(fā)生后可能出現(xiàn)的后果，最終得出各大起始風(fēng)險的等級。

2.3.4施工單位根據(jù)收集獲取的可能發(fā)生的風(fēng)險與后果，商討出與之匹配的施工方式和解決方法。

2.3.5施工方還需要針對該項工程開展一次再評估，分析可能出現(xiàn)的其他潛在風(fēng)險。

2.4工程中主要風(fēng)險等級認(rèn)定

2.4.1隧道起始階段的風(fēng)險。在起始施工階段，重點要求做好各項檢查準(zhǔn)備工作，針對此次風(fēng)險判定的核心內(nèi)容也正是關(guān)于安全風(fēng)險方面，并將產(chǎn)生安全事故的可能性作為最重要的風(fēng)險判定目標(biāo)。在對該工程風(fēng)險判定的過程中，考慮到巖層極為破碎，巖層自穩(wěn)能力極差，所以在對周圍環(huán)境影響的風(fēng)險判定上，等級為極高風(fēng)險。

2.4.2隧道入口處的風(fēng)險。在該鐵路隧道的入口處，山體是剝蝕中低山型地質(zhì)，這種地質(zhì)存在風(fēng)蝕斷裂的地層，在自然環(huán)境中，該地勢的坡度大約在50°～60°，并且因為植被的發(fā)育，導(dǎo)致這些地區(qū)的巖層較為松散，覆蓋層薄弱，圍巖變形大，施工安全極為不利，所以該段落風(fēng)險等級定為高度。

2.4.3隧道洞身段的風(fēng)險。經(jīng)相關(guān)地質(zhì)人員進(jìn)行勘察，在該工程鐵路隧道洞身當(dāng)中，巖層因為受到風(fēng)化現(xiàn)象十分嚴(yán)重，因此不具有較高的完整性，施工環(huán)境較差。同時，在隧道中含有水，一旦操作不慎，很有可能造成安全事故。該段落中斷層破碎帶以及可能的天然氣涌出地段定為極高風(fēng)險，其他段落定為中度風(fēng)險。因此做好超前地質(zhì)預(yù)報尤為重要，重點做好鉆爆施工、支護(hù)方式、襯砌類型、通風(fēng)排水等方面的工作。

2.4.4隧道出口處的風(fēng)險。該鐵路隧道的出口處位置在斜坡之上，地形極為陡峭，并且斜坡之上覆蓋有厚度為0.5m左右的粉狀黏性土壤，在粉狀黏性土壤之下為砂巖性巖層。因此在隧道出口處，地質(zhì)環(huán)境增加了施工難度，整體施工安全形式嚴(yán)峻，該段落風(fēng)險等級定為高度。

2.5構(gòu)建完善的風(fēng)險管理體制

開展鐵路隧道施工的前期，建立完善的風(fēng)險管理體制，是工程管理當(dāng)中一項十分重要的部分，因此在項目開展前，應(yīng)建立一套完善的風(fēng)險管理條例，對該工程開展現(xiàn)代化的風(fēng)險管理。針對鐵路隧道施工過程中的每個部門管理人員，開展對應(yīng)的責(zé)任劃分，以求提高管理人員對于風(fēng)險管理的主動性。

3減少該鐵路隧道工程風(fēng)險采取的控制措施

3.1總體措施

3.1.1在施工過程中，安排相關(guān)技術(shù)人員對周圍環(huán)境進(jìn)行實時監(jiān)測，并針對之后開展施工的區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境的預(yù)報工作。對該鐵路隧道工程中可能發(fā)生坍塌、突水突泥、危險氣體過高的區(qū)域，施工方在開展施工之前需要進(jìn)行風(fēng)險評估，并在此基礎(chǔ)上，制定完善的處理預(yù)案，以保證工程施工人員的生命安全。

3.1.2工程施工技術(shù)人員在開展正式施工前，一定要進(jìn)行全面的安全教育和發(fā)生事故之后的自救應(yīng)急教育。同時在施工過程中，施工方需要為工程施工人員添置相關(guān)的安全設(shè)備，保障施工的安全開展。

3.1.3在該工程的高危地段，提高一級支護(hù)等級，進(jìn)行不間斷監(jiān)測，及時調(diào)整施工工藝，力求最大程度降低工程施工中可能存在的潛在風(fēng)險。

3.2具體辦法

3.2.1對全體施工及管理人員進(jìn)行各專業(yè)針對性的崗前培訓(xùn)并進(jìn)行考核，考核合格后才能進(jìn)入崗位工作，堅持特種作業(yè)人員持證上崗，作業(yè)設(shè)備運行保養(yǎng)良好，建立完備的人員考核、設(shè)備登記保養(yǎng)制度。

3.2.2該工程的鐵路隧道出口位置由于地理環(huán)境較差，施工較為困難。因此在開展施工之前，在該地段的臨時邊坡處進(jìn)行了相關(guān)防護(hù)施工，同時增強(qiáng)坡頂處的排水作業(yè)，以求保障施工人員的生命安全。

3.2.3在隧道出口和入口處進(jìn)行開挖的過程中，為了保證圍巖的整體穩(wěn)定性，并未使用強(qiáng)爆破手段，而是加強(qiáng)管棚支護(hù)及預(yù)注漿處理，避免了發(fā)生隧道坍塌的可能。3.2.4指派了專業(yè)勘探人員對施工隧道的地質(zhì)情況進(jìn)行全方位預(yù)報，全過程建立預(yù)警機(jī)制，在斷層破碎帶、節(jié)理發(fā)育巖體破碎地段進(jìn)行綜合超前地質(zhì)預(yù)報，加強(qiáng)圍巖量測，實行信息化施工，通過對數(shù)據(jù)的分析和處理，及時反饋指導(dǎo)施工，防止坍塌等事故。

3.2.5富水地段采用“以排為主”，“防、排、堵、截”相結(jié)合，“因地制宜，綜合治理”的原則；裂隙水發(fā)育和水環(huán)境要求嚴(yán)格的地段，采用“以堵為主、限量排放”的原則組織施工。3.2.6在施工過程中發(fā)生事故的先期預(yù)兆時，果斷采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，并立即停止施工，將作業(yè)人員組織撤出。

4結(jié)語

綜上所述，在鐵路隧道施工的過程中，進(jìn)行安全風(fēng)險管理對于保證施工人員的生命安全，保障建設(shè)各方的綜合利益有著顯著的意義。因此鐵路隧道施工時，應(yīng)準(zhǔn)確地分析與評估出各類風(fēng)險問題，編制切實有效的防控計劃，并將風(fēng)險監(jiān)測、監(jiān)督管控、查漏糾偏等工作進(jìn)行循環(huán)改進(jìn)，以完善的管理機(jī)制作為保證，并始終貫穿于隧道施工的整個過程，才能使工程安全質(zhì)量得到較好的保障。

參考文獻(xiàn):

[1]夏潤禾，邊玉良．山嶺地區(qū)鐵路隧道施工安全風(fēng)險評估及管理研究——以貴廣鐵路客運專線金寶頂隧道為例[J]．中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2012，（10）.[2]賀志軍．山嶺鐵路隧道工程施工風(fēng)險評估及其應(yīng)用研究[D]．中南大學(xué)，2009.[3]李明，王占龍．高速鐵路隧道施工風(fēng)險管理技術(shù)探索[J]．鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2010，（S1）.[4]李明．高速鐵路隧道施工風(fēng)險管理技術(shù)探索[J]．隧道建設(shè)，2010，（2）.

第四篇：瓦斯隧道運營通風(fēng)技術(shù)研究

瓦斯隧道運營通風(fēng)技術(shù)研究

王明年，鐘新樵，張開鑫，滕兆民

摘 要：

由于瓦斯隧道混凝土襯砌本體中的細(xì)小孔隙和“三縫”等缺陷的存在，建成后的瓦斯隧道必然受瓦斯侵襲，這對運營安全危害極大，為此，本文對瓦斯隧道運營通風(fēng)技術(shù)進(jìn)行了認(rèn)真研究，提出了經(jīng)濟(jì)、安全、有效的通風(fēng)方案，為未來瓦斯隧道的通風(fēng)設(shè)計提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 瓦斯隧道;運營通風(fēng);通風(fēng)設(shè)計

分類號： U4

51文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

Study on Operation Ventilation Technology in Gas Tunnel

WANG Mingnian1，ZHONG Xiqiao1，ZHANG Kaixing2，TENG Zhaomin2

(1Dept.of Underground Eng.and Geotechnical Eng.,Southwest Jiaotong

University,Chengdu 610031,China；

2The Second Survey and Design Institute,Chengdu 610031,China)

Abstract: Because there are small openings and the “three cracks”in the

concrete lining of gas tunnel,the gas should intrude into the gas tunnel

built.This effect will endanger the transport safety.The authors study on

the operation ventilation technology in the gas tunnel and put forward an

economical,safety and effective ventilation plan,and therefore furnish a

theoretical basis for the gas tunnel ventilation design in the future.Keywords: gas tunnel;operation ventilation;ventilation design

0 前言

穿過煤層(或含瓦斯氣體地層)的隧道常常受到瓦斯的侵襲，因此，通常稱這類隧道為瓦斯隧道。瓦斯隧道在開挖時，瓦斯壓力被釋放，但建成后，瓦斯被隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)所封閉，使原來已卸壓的瓦斯壓力又得以回升，這樣瓦斯在滲透壓力的作用下將向隧道內(nèi)滲透。瓦斯?jié)B入隧道后，對隧道的運營安全危害極大，它不但容易使人窒息，給司乘人員和維修人員帶來危險，而且在電氣和機(jī)械明火下容易發(fā)生爆炸，因此，“鐵路瓦斯隧道技術(shù)暫行規(guī)定”要求［1］：“瓦斯隧道運營期間，隧道內(nèi)的瓦斯?jié)舛炔坏么笥?.3%”。要達(dá)到這一控制指標(biāo)，有兩種措施：一是減少瓦斯的滲入量；二是加強(qiáng)機(jī)械通風(fēng)。目前，減少瓦斯的滲入量有兩種方法：一是使用氣密性混凝土襯砌，二是增加襯砌厚度，而增加襯砌厚度就是增加投資，為此，使用氣密性混凝土襯砌將是投資所希望的。但即使使用了氣密性混凝土襯砌，也不能完全隔斷瓦斯的滲透，因此，瓦斯隧道必需設(shè)置機(jī)械通風(fēng)。本文結(jié)合家竹箐隧道，對瓦斯隧道的運營通風(fēng)技術(shù)進(jìn)行了研究。家竹箐高瓦斯隧道情況

家竹箐隧道在南昆線南寧到紅果段，長4 980 m，其中瓦斯段長1 084 m(圖1)，占隧道總長的21.8%，現(xiàn)場實測瓦斯壓力0.2

MPa～1.34 MPa。瓦斯段隧道支護(hù)體系采用全封閉(帶仰拱)復(fù)合式襯砌，初期支護(hù)有0.04 m厚的噴射混凝土和0.15 m～0.20

m厚的模注混凝土組成；二次襯砌采用0.25 m～0.35 m厚模注混凝土，因此，家竹箐隧道總的模注混凝土襯砌厚度為0.40 m～0.55

m。為了封閉瓦斯，支護(hù)結(jié)構(gòu)材料選用摻有硅灰和粉煤灰的雙摻氣密性混凝土，并在二次模注混凝土與初期支護(hù)間設(shè)置了HDPE板，以減少瓦斯?jié)B漏。

圖1 家竹箐隧道概況

家竹箐隧道斷面積F=31.15 m2，斷面濕周S=21.51 m，斷面當(dāng)量直徑d=5.79 m。隧道接縫寬度按每縫寬0.005

m計，每8m設(shè)一道橫向接縫，則瓦斯段內(nèi)接縫總的長度為0.685 m。

為了運營通風(fēng)，家竹箐隧道在距進(jìn)口2 785 m處設(shè)有一個斜井(圖1)，斜井?dāng)嗝嫘问綖橹眽A拱型，長度為383.83

m，斷面積F=8.51 m2，斷面濕周S=11.27 m，斷面當(dāng)量直徑d=3.02 m。

隧道內(nèi)運行列車長度LT=350

m，列車斷面積fT=12.6 m2，列車車速v上T=43.26 km/h(12.02 m/s),v下T=44.55 km/h(12.38 m/s)。家竹箐隧道瓦斯?jié)B入量確定

2.1 瓦斯?jié)B入量的計算方法

地層中的瓦斯主要通過襯砌本體的細(xì)微裂隙和“三縫”等缺陷滲入隧道內(nèi)。瓦斯?jié)B入量不僅與煤層(或地層)中瓦斯含量、壓差(即瓦斯壓力和隧道內(nèi)空氣壓力之差)有關(guān)，而且與襯砌材料、接縫材料的滲透性質(zhì)有關(guān)，同時也與隧道內(nèi)空氣的流動速度等因素有關(guān)。因此，對于瓦斯隧道，常用滲透系數(shù)法來確定瓦斯?jié)B入量［2］，即

qCH4=［kA(P21-P22)］105/(2hγP2)

(m3/s)(1)

式中，k為襯砌或接縫的滲透系數(shù)，由試驗測定(m/s)；P1為滲透壓力，封閉后地層內(nèi)的瓦斯壓力值(MPa)；P2為隧道內(nèi)空氣壓力(MPa)，因隧道內(nèi)氣流與外界大氣相通，故取P2=0.1 MPa；h為滲透厚度，取襯砌厚度(m)；γ為瓦斯的容重(kg/m3)；A為透氣面積(m2)，其值為

A=L1S(2)

其中，L1為隧道穿過瓦斯地層的長度(m)；S為隧道斷面周長(m)。

當(dāng)隧道混凝土襯砌本體和接縫的滲透系數(shù)不相同時，要分別計算出襯砌本體和接縫的瓦斯?jié)B入量qCH4，而后相加作為該隧道瓦斯總的滲入量。

2.2 滲透系數(shù)k的確定

滲透系數(shù)k用壓氣法測定，實際各種材料的滲透系數(shù)可按表1選取。

表1 各種材料的滲透系數(shù)

材

料k體/m*s-1k縫/m*s-1

普通混凝土1.66×10-121.66×10-11

氣密性混凝土1.66×10-131.66×10-12

2.3 家竹箐隧道瓦斯?jié)B入量計算

對于家竹箐隧道，取P2=0.1 MPa,γ=0.716 kg/m3,h=0.40 m,k體和k縫按表1選取。襯砌本體的瓦斯?jié)B透總面積：A1=S×L=21.51×(1 084-0.685)=23 302.105 65(m2)

施工縫的瓦斯?jié)B透總面積：A2=S×b=21.51×0.685=14.734 35(m2)

由此得到當(dāng)襯砌為氣密性混凝土?xí)r，瓦斯的滲入量 q=q1+q2=0.006 795 755 166(P21-0.01)(m3/s)（3)

當(dāng)襯砌為普通混凝土?xí)r，瓦斯的滲入量

q=q1+q2=0.067 957 551 66(P21-0.01)(m3/s)(4)

由此可計算出在不同瓦斯?jié)B透壓力(P1)下滲入隧道的瓦斯量q，見表2。

表2 不同滲透壓力(P1)下的瓦斯?jié)B漏量

瓦斯壓力

P1/MPa氣密性混凝土瓦斯?jié)B漏總量

/m3*s-1普通混凝土瓦斯?jié)B漏總量

/m3*s-1

0.20.000 203 870.002 038 7

0.60.002 378 510.023 785 1

1.00.006 727 800.067 278 0

1.340.012 134 500.121 345 0

由表2可以看出，普通混凝土襯砌的瓦斯?jié)B入量是氣密性混凝土襯砌瓦斯?jié)B入量的10倍，所以氣密性混凝土襯砌對封閉瓦斯是非常有效的，為此，在家竹箐隧道的施工中采用了氣密性混凝土襯砌。同時可以看出，經(jīng)氣密性混凝土襯砌封閉后，隧道內(nèi)仍有瓦斯?jié)B入，當(dāng)瓦斯壓力為1.34 MPa時，瓦斯?jié)B漏量達(dá)0.012

50 m3/s，因此，為安全計，仍需機(jī)械通風(fēng)。家竹箐隧道瓦斯污染模型

3.1 瓦斯污染模型的建立

假設(shè)瓦斯?jié)舛妊厮淼朗且痪S分布，根據(jù)質(zhì)量守衡原理可得到瓦斯污染模型為［3］(5)

式中，C(x,t)為x位置在t時刻的瓦斯?jié)舛?；v是隧道風(fēng)速；Dt綜合擴(kuò)散系數(shù)，亦稱混合系數(shù)，Dt=D1+D2,D1為分子擴(kuò)散和紊動擴(kuò)散系數(shù)，與隧道內(nèi)風(fēng)速分布和濃度分布不均等因素有關(guān)，對于層流，D1僅為分子擴(kuò)散系數(shù)Dm；D2為移流離散系數(shù)，一般情況下，D2D1Dm，故常忽略D1和Dm，以離散為主時取Dt=D2；q(x,t)是瓦斯源項，即單位時間單位體積里瓦斯的產(chǎn)生量，隨時間而變化。上式為一個變源項的對流-擴(kuò)散方程，一般用數(shù)值方法求解，將隧道長度L離散成M個長度為Δx的小段，時間步長取Δt，采用逆風(fēng)隱式差分格式，將式（5)離散為

(Cn+1j-Cnj)/Δt+v(Cn+1j-Cn+1j-1)/Δx=Dt(Cn+1j+1-2Cn+1j+Cn+1j-1)/(Δx)2+qn+1j()

式中，上標(biāo)n表示第n時間段，下標(biāo)表示隧道的第j小段(j=1,M)，將式(6)整理成 ACn+1j-1+BCn+1j+ECn+1j+1=Sj(7)

式中，A=-(H1+H2);B=1+H1+2H2;E=-H2;Sj=Cnj+qn+1jΔt。

其中，H1=vΔt/Δx;H2=DtΔt/(Δx)2。

式(7)是一個三對角矩陣，可用追趕法求解。由于斜井左右段隧道的風(fēng)速不同(圖1)，因此，計算瓦斯?jié)舛纫謩e對左右段隧道進(jìn)行，由于左右段隧道的瓦斯?jié)舛仁窍嚓P(guān)的，所以當(dāng)氣流由左段向右段流動時，左右段的連接點可作為右段計算的瓦斯源點，同樣，當(dāng)氣流由右段向左段流動時，左右段的連接點可作為左段計算的瓦斯源點，斜井內(nèi)瓦斯?jié)舛韧碛嬎?。對于隧道的進(jìn)口和出口以及斜井的出口作為邊界點處理，這些點的瓦斯?jié)舛仁冀K為0。

3.2瓦斯源q(x,t)的確定

家竹箐隧道瓦斯壓力P1=1.34 MPa，隧道襯砌為氣密性混凝土，由表2可得瓦斯總滲入量

q=0.012 134 50 m3/s

由此可得瓦斯段任一點單位時間單位體積里瓦斯的產(chǎn)生量q(x,t)為

q(x,t)=q/(31.15×108 4)=3.593 639 868×10-7

m3/(m3.s)

3.3 單元劃分

家竹箐隧道單元劃分如下：斜井左段隧道取558個節(jié)點，右段取440個節(jié)點，斜井取78個節(jié)點，單元長度都為5 m。時間劃分為每1 s輸出一個結(jié)果。家竹箐隧道活塞風(fēng)速計算

家竹箐隧道和斜井組成一個三通系統(tǒng)，因此，斜井左右兩側(cè)隧道的活塞風(fēng)速應(yīng)按三通系統(tǒng)進(jìn)行計算［4］。

取自然風(fēng)速為1.5 m/s，并按自然風(fēng)與列車運行方向相反、與列車運行方向相同、無自然風(fēng)三種情況分別計算列車活塞風(fēng)，同時考慮列車出洞后活塞風(fēng)的衰減，計算結(jié)果列于表3。

表3 列車活塞風(fēng)速計算結(jié)果

列車運行方向南寧→紅果南寧←紅果

列車運行區(qū)段A→CC→BA←CC←B

自然反風(fēng)AC段風(fēng)速5.273.59-5.23-3.82

vn=-1.5CB段風(fēng)速3.935.37-3.59-5.26

/m*s-1CD段風(fēng)速4.90-6.50-6.025.27

自然順風(fēng)AC段風(fēng)速5.594.07-5.46-4.06

vn=1.5CB段風(fēng)速4.175.63-4.10-5.60

/m*s-1CD段風(fēng)速5.29-5.70-5.015.61

無自然風(fēng)AC段風(fēng)速5.433.83-5.35-3.94

vn=0CB段風(fēng)速4.055.50-3.84-5.53

/m*s-1CD段風(fēng)速5.05-6.10-5.535.44 家竹箐隧道通風(fēng)計算

5.1 通風(fēng)工況

按自然風(fēng)方向與列車運行方向的最不利組合，計算了7種工況，即：第一種工況，有列車運行，自然風(fēng)由南寧→紅果，且vn=1.5 m/s；第二種工況，有列車運行，自然風(fēng)由南寧←紅果，且vn=1.5 m/s；第三種工況，有列車運行，自然風(fēng)始終與列車運行方向相反，且vn=1.5 m/s；第四種工況，有列車運行，無自然風(fēng)，vn=0 m/s；第五種工況，無列車運行，自然風(fēng)由南寧→紅果，且vn=1.5 m/s；第六種工況，無列車運行，自然風(fēng)由南寧←紅果，且vn=1.5 m/s；第七種工況，無列車運行，無自然風(fēng)，vn=0 m/s。

5.2 列車運行組織情況

本區(qū)段行車對數(shù)為：近期6對，遠(yuǎn)期8.5對；所以列車運行間隔時間為：南寧→紅果方向列車出洞后300

s，南寧←紅果方向列車進(jìn)洞，南寧←紅果方向列車出洞后300 s，南寧→紅果方向列車進(jìn)洞，??，如此往復(fù)。

5.3 有列車運行時隧道內(nèi)瓦斯分布情況

有列車運行情況共計算了4種工況，計算結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)自然風(fēng)始終與列車運行方向相反時最為不利，現(xiàn)以此為例進(jìn)行分析。

此時列車受逆向自然風(fēng)作用，每對列車運行情況分為7個階段，第一階段，列車由南寧→紅果方向，列車在斜井左側(cè)運行，運行時間為232

s。第二階段，列車由南寧→紅果方向，列車在斜井右側(cè)運行，運行時間為183 s。第三階段，列車出洞，活塞風(fēng)速衰減，時間為300

s。第四階段，列車由南寧←紅果方向，列車在斜井右側(cè)運行，運行時間為177 s。第五階段，列車由南寧←紅果方向，列車在斜井左側(cè)運行，運行時間為225

s。第六階段，列車出洞，活塞風(fēng)速衰減，時間為401 s。第七階段，自然風(fēng)由南寧→紅果方向，時間為499 s。

每對列車按上述7個階段組合進(jìn)行計算，共計算了57對，發(fā)現(xiàn)列車運行7對后，隧道內(nèi)瓦斯總量基本保持不變，每對列車各個階段的瓦斯?jié)舛确植记€基本保持不變，這說明，列車運行7對以后，隧道內(nèi)瓦斯的滲入總量與隧道洞口和斜井口排出的瓦斯總量相當(dāng)，圖2給出了各個階段下瓦斯分布曲線。

由第一階段瓦斯分布曲線圖可以看出，因為列車由南寧→紅果方向運行，所以活塞風(fēng)速也是南寧→紅果方向，因此整個瓦斯分布曲線右移，由于斜井的存在，有一部分瓦斯從斜井排出，因而斜井左側(cè)的瓦斯?jié)舛雀哂谟覀?cè)瓦斯?jié)舛取Ｓ傻诙A段瓦斯分布曲線圖顯示，隨著時間的增加，斜井繼續(xù)排出瓦斯，斜井右側(cè)瓦斯?jié)舛戎饾u高于斜井左側(cè)的瓦斯?jié)舛龋本覀?cè)瓦斯開始從隧道出口排出。由第三階段瓦斯分布曲線圖可以看出，隨著活塞風(fēng)速的衰減，斜井右側(cè)瓦斯繼續(xù)從隧道出口排出，且斜井右側(cè)瓦斯?jié)舛热愿哂谧髠?cè)瓦斯?jié)舛?。至此，南寧→紅果方向運行的列車對隧道瓦斯?jié)舛确植嫉挠绊懹嬎憬Y(jié)束。

圖2 第三種工況各階段瓦斯分布曲線

由第四階段瓦斯分布曲線圖可以看出，由于活塞風(fēng)由南寧←紅果方向，所以隧道瓦斯?jié)舛确植记€開始左移，有一部分瓦斯從斜井排出，斜井左側(cè)由于瓦斯不斷滲入，瓦斯?jié)舛炔粩嘣黾?。由第五階段瓦斯分布曲線圖可見，斜井左側(cè)瓦斯開始從洞口排出，右側(cè)瓦斯仍有部分從斜井排出。

第六階段瓦斯分布曲線圖顯示，隨著活塞風(fēng)速的衰減，斜井右側(cè)瓦斯?jié)舛冉抵?，斜井左側(cè)瓦斯大量從洞口排出。由第七階段瓦斯分布曲線圖可以看出，在自然風(fēng)作用下，隧道瓦斯?jié)舛确植记€開始右移。至此，一對列車運行結(jié)束。下一對列車通過隧道，隧道內(nèi)瓦斯變化又重復(fù)圖2過程。

由上述分析過程可以看出，隧道內(nèi)的瓦斯?jié)舛茸畲笾禌]有超過0.06?，與控制標(biāo)準(zhǔn)0.3%相差很多。前已述及，此工況為有列車運行情況的4種工況中最為不利工況。所以可得，在自然風(fēng)速為1.5

m/s，列車運行速度為v上T＞43.26 km/h,v下T＞44.55 km/h；列車運行組織為：南寧→紅果方向列車出洞后300

s，南寧←紅果方向列車進(jìn)洞，南寧←紅果方向列車出洞后900 s，南寧→紅果方向列車進(jìn)洞，家竹箐隧道不需要設(shè)計機(jī)械通風(fēng)。

5.4 無列車運行時隧道內(nèi)瓦斯分布情況

無列車運行時共計算了3種工況，計算結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，無自然風(fēng)時最為不利。這種工況下，隧道內(nèi)瓦斯聚積最快，2個半小時，隧道內(nèi)瓦斯?jié)舛葘⒊^0.3%，即超過控制指標(biāo)(圖3)。

圖3 2小時30分鐘隧道內(nèi)瓦斯分布曲線圖4 第五種工況隧道內(nèi)瓦斯分布曲線圖5 第六種工況隧道內(nèi)瓦斯分布曲線

由此可以看出，在無自然風(fēng)，無列車運行時，家竹箐隧道需要機(jī)械通風(fēng)。

無列車運行時的另外2種工況計算結(jié)果見圖

4、圖5。

由圖

4、圖5可以看出，無列車運行，且自然風(fēng)vn=1.5 m/s，不需要機(jī)械通風(fēng)。

5.5 家竹箐隧道通風(fēng)情況

上述7種工況中，只有無自然風(fēng)，無列車運行時，需要機(jī)械通風(fēng)，現(xiàn)按此種工況進(jìn)行通風(fēng)計算，假定無自然風(fēng)，無列車運行已有2小時30分鐘，計算通風(fēng)如下：

按斜井吸出式通風(fēng)，考慮瓦斯不聚積的最小風(fēng)速為1.5 m/s；按這一風(fēng)速配風(fēng)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量為141

m3/s，此時，通風(fēng)10分鐘，15分鐘，20分鐘，25分鐘后，隧道內(nèi)瓦斯分布見圖6～圖9。

圖6 通風(fēng)10分鐘瓦斯分布曲線圖7 通風(fēng)15分鐘瓦斯分布曲線圖8 通風(fēng)20分鐘瓦斯分布曲線圖9 通風(fēng)25分鐘瓦斯分布曲線

由圖6～圖9可以看出，按斜井吸出式通風(fēng)，且風(fēng)機(jī)風(fēng)量為141 m3/s時，通風(fēng)25分鐘，可基本上將隧道內(nèi)全部瓦斯排出。結(jié)論

由以上分析可得出如下結(jié)論：

(1)

對于瓦斯隧道，普通混凝土襯砌的瓦斯?jié)B入量是氣密性混凝土襯砌瓦斯?jié)B入量的10倍，所以氣密性混凝土襯砌對封閉瓦斯是非常有效的，因此，建議在瓦斯隧道的施工中采用氣密性混凝土襯砌。

(2)經(jīng)氣密性混凝土襯砌封閉后，隧道內(nèi)仍有瓦斯?jié)B入，因此，為安全計，仍需設(shè)計機(jī)械通風(fēng)。

(3)

家竹箐隧道，在列車運行速度為v上T＞43.26 km/h,v下T＞44.55 km/h；列車運行組織為：南寧→紅果方向列車出洞后300

s，南寧←紅果方向列車進(jìn)洞，南寧←紅果方向列車出洞后900 s，南寧→紅果方向列車進(jìn)洞，不需要機(jī)械通風(fēng)。即列車運行密度大時，不需要機(jī)械通風(fēng)。

(4)家竹箐隧道，無列車運行，但有自然風(fēng)，且vn＞1.5 m/s，不需要設(shè)計機(jī)械通風(fēng)。

(5)

家竹箐隧道，在無自然風(fēng)，無列車運行時最為不利，此時瓦斯積累最快。在2小時30分鐘時，隧道內(nèi)瓦斯?jié)舛葘⒊^0.3%，即超過控制指標(biāo)，因此，需要設(shè)計機(jī)械通風(fēng)。

(6)家竹箐隧道按斜井吸出式通風(fēng)，當(dāng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量為141

m3/s時，在無自然風(fēng)，無列車運行最不利工況下，通風(fēng)25分鐘，可基本上將隧道內(nèi)瓦斯全部排出。

(7)家竹箐隧道，在無自然風(fēng)，無列車運行時的最不利工況下，每隔2小時30分鐘，需通風(fēng)25分鐘。

基金項目：鐵道部重點科研項目資助(鐵科工科字N6)

作者簡介：王明年(1965—)，男，副教授，博士

作者單位：王明年，鐘新樵 西南交通大學(xué) 地下工程及巖土工程系，四川 成都 610031；

張開鑫，滕兆民 鐵道部第二勘測設(shè)計院，四川 成都 610031

參考文獻(xiàn)

［1］ 鐵道部鐵建函［1994］344號文.鐵路瓦斯隧道技術(shù)暫行規(guī)定［S］.北京，1994.［2］ 鐵道部第二勘測設(shè)計院.鐵路工程設(shè)計技術(shù)手冊［M］.北京：中國鐵道出版社，1995.［3］ 周雪漪.計算水力學(xué)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1995.［4］ 鐵道部第二勘測設(shè)計院.鐵路隧道運營通風(fēng)［M］.北京：中國鐵道出版社，1983.

第五篇：隧道工程課程設(shè)計及論文

《隧道工程》課程設(shè)計及論文

1、以青島擬建第二條海底隧道為例，對隧道選址、線路走向、長度、埋深，斷面及坡道形式及功能進(jìn)行設(shè)計及研究

2、以山東科技大學(xué)日益增多的校園汽車所帶來的問題為研究背景，擬規(guī)劃校園交通隧道，對隧道選址、線路走向、長度、埋深，斷面及坡道形式及功能進(jìn)行設(shè)計及研究（可以包括地下停車場）

3、以更好的發(fā)展西海岸經(jīng)濟(jì)新區(qū)、加強(qiáng)各地域之間的聯(lián)系為例，來規(guī)劃小珠山隧道，對隧道選址、線路走向、長度、埋深，斷面及坡道形式及功能進(jìn)行設(shè)計及研究

4、從各個方面比較青島海底隧道和廈門翔安海底隧道的異同點（包括選址、地質(zhì)情況、埋深、施工方法、造價、施工工期、斷面形式、路面形式、通風(fēng)形式、照明、內(nèi)裝、以及通車及收費系統(tǒng)情況等），并且要寫出你自己的體會，要求：

1、每人一題，可以是一個題目的某一個方面，也可以是多個方面；

2、可以是設(shè)計，也可以是研究；

3、字?jǐn)?shù)：3000字以上；

4、格式：以科技論文的格式，具體見附錄