有关隧道工程的毕业论文

深埋隧道工程的灾害地质问题论文

摘要 ：在进行深埋隧道工程施工过程中，由于洞程较长，洞深埋设较大，地质条件较复杂，在施工时，如果处理措施不当会出现高地温、岩爆、高压涌水等问题。鉴于此，以实际工程为例，对深埋隧道工程主要存在的灾害地质问题进行了分析和探讨，保证了施工的顺利进行，以期为类似工程提供参考与借鉴。

关键词 ：深埋隧道工程；灾害地质；高压涌水

1工程概况

太行山高速公路邯郸东坡隧道位于武安市岭底村南、七水岭村东、涉县东坡村东北处。隧道为分离式特长隧道，隧道工程总施工长度为3134m。左幅为ZK38+624~ZK41+740，长3116；右幅为K38+642~K41+776。最大埋深为176m。本文以此工程为例，对深埋隧道工程主要灾害地质问题进行分析和探讨。

2深埋隧道中的高地温难题

深埋地下隧道的工程中，地质问题是需要进行探索和研究的关键领域，最先要通过预测天然地温，一旦地温超过30℃一般将其称之为高地温。高地温不仅会恶化深埋隧道作业的环境，还会严重降低工人的劳动生产率，甚至会对现场施工人员的生命造成极大危害。此外，对深埋隧道施工材料选取的难度也相应增加[1]。然而，地温值是随着地下工程埋深在不断变化的，但地下工程的最大埋深和地温值的增加关系不是呈线性的，因为造成这种深埋隧道中的高地温问题的原因主要是地下水活动以及近期岩浆活动中放射性生热元素含量较高等。

3深埋隧道与岩爆的高地应力问题

在深埋地下隧道的工程中，其中一个突出的地质难题就是岩爆问题。地下隧道工程埋得越深，其地应力就会越高。深埋隧道工程和近地表工程的不同之处除了具有较高的水平构造应力外，最主要取决于围岩出现的高地应力。它不仅在硐侧壁引起高压应力，还导致硐顶部出现高拉应力，这样会导致硐室围岩不稳定，埋下隐患。由于高地应力的存在，一些黏性土含量较高，而硬岩含量较低的围岩就会产生被塑性挤出的可能。高地应力不断释放，地下隧洞就会发生变形，往往会出现隧洞短时间内突然变小的异常现象。就好比从掌子面距离正洞30m开始，洞身变形的长度有40m，起初的支架保护结构破坏就会非常严重，通过测量计算，隧洞拱顶的下沉在10~20cm之间，隧洞的拱脚和边墙也出现不同程度的挤压和移位，甚至还有混凝土开裂的情况[2]。这时就需设计一套科学有效、刚柔结合、综合治理的施工方案。为克制高地应力，考虑使用约1万根超长锚杆，要求总长超过11×104m，把地下隧洞中的断面改成环形成拱，做到先柔后刚、先放后抗的设计要求。岩爆受影响的原因有地震爆破，也有相邻岩爆或机械等外因动力的振动，但其中影响岩爆的最基本原因是岩石的结构特征。经过大量的数据分析发现，岩石颗粒排列呈定向排列还是随机排列，岩石是胶结连接还是结晶连接，是钙质胶结还是硅质胶结，这最终关系着岩爆烈度的强弱。例如：（1）随机排列的花岗岩、闪长岩等岩石的岩爆烈度，会比片麻岩、花岗片麻岩、糜棱岩等具有定向排列的围岩颗粒更强一些；（2）结晶连接的深层岩浆岩石中的岩爆烈度比胶结连接的沉积岩强；（3）具有硅质胶结岩石的天生桥二级水电站引水隧洞比关村坝的隧道中钙质胶结岩石的爆烈度强。

4深埋隧道中的高压涌水难题

深埋地下隧道的施工过程中，除了高地温以外，涌水问题也成为隧道运营中亟待解决的又一难题。由于地质条件复杂，隧道通过的地段会挖掘出很多水流量大的地质单元，一般就会出现涌水量大或水头压力高的情况。地下水水压在深部岩体中极高时，就会导致岩体水力劈裂。这就说明在高水头压力的作用下，在岩体的突水点附近，岩体断续裂隙、裂缝是朝着某个方向的，受网状交织的构造裂隙影响，经过融合后发生扩展的裂隙、空隙最终张裂开来。随着隧道深部岩体涌水量越来越大，地下水水压越来越高，会导致深埋隧道工程围岩水力劈裂。一旦出现水力劈裂的情况，就会迅速连通裂隙，空隙的张裂程度就会越来越大，涌水的渗透力会越来越强。再加上动水压力的影响，裂隙会再扩展，而使在裂隙面上的充填物发生剪切变形和位移。不论是在深埋隧道工程中还是在浅埋隧道中，容易发生的地质灾害主要表现为断层破碎带，岩体不整合接触面和结构不利组合段造成的塌方、地震，还有瓦斯爆炸、有害气体以及溶岩塌陷、泥屑流等[3]。其中，瓦斯爆炸主要指甲烷CH4在相对封闭的煤系构造地层中，由冲击波的产生、剧烈的氧化作用而导致的爆破，其灾害性极强。

5基岩裂隙水

5.1基岩裂隙水的含义

只有储存在坚硬岩石裂隙中的非可溶性地下水，才被统一归纳在基岩裂隙水的`传统范畴中，根据含水介质的基础特征，可以将地下水分为空隙、裂隙、岩溶3种，但并非在地下水、岩石以及岩石中的空隙这3者之中产生对应关系。贮水空隙系统具有双重空隙介质，在地下水勘探中，关于贮水空隙类型还探索到了新的领域。基岩裂隙水主要存在于受符合地质构造条件的属坚硬或半坚硬的岩石所控制的以裂隙为主的贮水空间，是具有运动、富集规律的地下水。不管是溶蚀裂隙地下水在可溶性岩石中的部分，还是孔隙裂隙水中的半坚硬岩石，都属于基岩裂隙水，而它与其他类型地下水的基本区别，关键在于是不是受地质构造因素的严格控制。岩石含水的裂隙有成岩裂、构造裂和风化裂，主要是依照它的成因来划分的。如果非要与风化裂隙水和成岩裂隙水作比较，那么水源集中、水量较大的必定是构造裂隙。

5.2基岩裂隙水的特点

由于主控因素作用，不同的蓄水构造中分布、富集基岩裂隙水的基本规律和决定主控的因素也基本相同，具有独特的分布和运动规律。我国基岩裂隙水富集的基本特色理论就是蓄水构造系统，其主要特点如下。（1）基岩裂隙水具有复杂多样的埋藏和分布形态。将储存、运移基岩裂隙水的空间和通道，叫做岩石裂隙。基岩裂隙的大小和基岩裂隙的形状，以及控制埋藏和分布裂隙发育带的产状，都是受地质构造、地层岩性、地貌条件等影响的。埋藏、分布不均匀的基岩裂隙水，大多具有不规则的含水层、多种多样形态、分布呈带状的特点[4]。比如用脆性和塑性这两种地层做比较，会产生较强的赋水性。若裂隙发育在褶皱构造中，像褶皱轴、转折、背斜倾伏等处，富水段的形成就会比较容易，而压性断裂破碎带中的赋水性是比较差的。（2）复杂的基岩裂隙水中，由于储存空间中不均匀的介质，埋深程度不同的同一含水层，其地下水的运动状态也各有不同。对于岩石中所要形成和分布的空隙，最基础的因素是地质构造，主要表现在：岩石裂隙的发育和裂隙水的储存都是受地质构造和地层岩性所影响，其中，基岩裂隙水的运动规律也被地质构造所牵制。由于地下水面的不同，即便是在基岩相同的裂缝水中，也是有时而出现无压水，时而出现承压水的情况[5]。层流、管道流、紊流、明渠流水是在岩石裂隙、溶洞的特殊形态作用下形成水运动的不同状态，因此，基岩裂隙水的不均一性以及强烈的方向感，是导致裂隙岩体的透水复杂多样、不具有规律性的根本原因。

6结论

在深埋地下隧道的工程中，比较突出的几大地质难题包括高地应力及岩爆问题、高压涌水突水问题、高地温问题等。此外，还有像地震震害、瓦斯有害气体爆炸以及涌水突泥、围岩塌方、岩溶塌陷、泥屑流等。于是，在这个复杂的、系统的深埋隧道工程中，关于灾害地质的研究，对隧道工程能否顺利开展是关键的一步，在隧道工程施工前应按照隧道工程的各方面具体情况，采取有效、有针对性的防御措施。

参考文献：

[1]重庆交通科研设计院.公路隧道设计规范：JTGD70—2004[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]上海市隧道工程轨道交通设计研究院，清华大学.隧道工程防水技术规范：CECS370—2014[S].北京：中国计划出版社，2014

[3]孙赤.锦屏二级深埋隧道大理岩段突水破坏机理研究[D].成都：成都理工大学，2014.

[4]王洪新.土压平衡盾构刀盘开口率选型及其对地层适应性研究[J].土木工程学报，2010（3）：88-92．

[5]武力，屈福政，孙伟，等.基于离散元的土压平衡盾构密封舱压力分析[J].岩土工程学报，2010，32（1）：18-23．

隧道通信施工技术论文篇二 一种深井隧道通信系统 【摘要】 本文介绍一种借助井下隧道铺设的泄漏感应传输线进行无线电通信的收发系统,它可以广泛应用于井下联络和急救，具有很好的社会价值和市场前景。 井下作业常受到塌方、瓦斯爆炸以及迷失方向等威胁，井下通信对提高工效、保证安全是非常重要的。然而，井下通讯是封闭在地下局部环境中，地形复杂，因而电波传播极其困难。主要原因是：矿井巷道的狭窄空间完全破坏了无线电波在地面自由空间的传播规律，且巷道断面多变、表面粗糙，巷道内存在各种电缆线、金属管路和各种金属体机械设备等，进一步改变了无线电波的传播规律，致使无线电波在井巷中自由传播的距离极为有限。以往的系统在使用中都存在不同程度的缺点和不足，主要表现为通信距离有限、噪音大、系统传输参数不稳定等。采用无线电泄漏方式进行通信的系统可以大大改善通信状况。使用时持机人通过感应电线通话，对讲机与感应线之间属于无线通讯，感应线感应到的已调频载波信号在感应线中进行有线传输，可以使通信距离达到3km以上。 系统原理与设计 实现井下通信的关键是解决电波传播问题。理论分析和试验表明：在中短波频段，矿井隧道对电波的衰减最大，通信距离最近。在超短波频段，通信距离随着频率升高而增加，电波传播衰减逐渐减小，这是因为在该频段隧道可认为是其波导型通道。而低频段，由于频率低，电缆的传输损耗小(2～4dB/km)，因而通信距离大。如果加接中继器，通信距离可继续扩大，因此，低频导引通信系统简单实用、造价最低。综合各种因素，我们把工作频率设定在455kHz。电波借助敷设在井下的泄漏通信电缆在矿井中非自由空间进行传播。也就是说，利用这种泄漏电磁场的存在，通过沿巷道敷设的泄漏电缆使无线电收发信机实现信息交换。因而泄漏电缆为矿井巷道等非自由空间的无线电传播提供了一种类似长天线作用的专用媒介，构成高传输质量的矿井无线电传输通道，是矿井无线电泄漏通信系统的关键组成部分，也是我们设计的井下通信系统的主要特点。系统采用单频半双工体制，收发天线共用。由于调频比调幅具有抗干扰性能好、传送信息保真度高、机器设备简单等优点，因而在我们的系统设计中采用调频工作方式。该系统的另一个特点是：455kHz中频载波发生器和调频调制器并不是由通常单一的振荡器、调制器组成，而是利用MC2833单片FM(调频)发射机子系统中的压控振荡器与10.7MHz晶体及相应电感、电容组成的外围电路产生10.7MHz的话音已调信号，送到MC3359射频输入端，而MC3359内置振荡器与外围10.245MHz晶体及相应电容组成的电路产生10.245MHz的信号，于是这两个信号在MC3359内置混频器作用下产生以中频(455kHz)为载波的已调信号。考虑到系统中其它部分电路的功能与一般半双工工作方式的电路基本类似，故不赘述。整个系统的功能框图如图1所示。 系统实现 系统设计上的主要技术考虑：工作频率选定455kHz;通信体制为调频半双工方式;信号传输方式为无线(手持机与井下泄漏电缆间)与有线(井下泄漏电缆传输)混合工作;发射机输出功率不小于2W;手持机相互间能随意通话;接收效果尽量减少噪声;采用0.5～0.8Ah、12V电源供电;对讲机通过井下铺设的泄漏电缆作为感应传输线，使通讯距离能够达到3km。 由于集成元件与分立器件比较起来具有性能稳定、可靠性高、体积小、重量轻，而且价格比较便宜，因此在系统的实现方法上我们首先选用集成元件。所选用的集成元件主要有：MC2833、MC3359、MC34119、455kHz陶瓷滤波器、10.7MHz晶体、10.245MHz晶体;选用的分立元件主要有：低噪声晶体放大管3DG30G、晶体驱动放大管3DK9H、晶体末级功放管C4382A、TTF-2-1中周、电位器、电阻电容，以及拾音器、扬声器等电声转换器。 MC2833是单片FM(调频)发射机子系统，它包含一个话筒放大器、一个压控振荡器和两个辅助晶体管。在其典型应用电路中，我们将其进行改造，使之产生10.7MHz的话音调制信号输送给MC3359的混频输入端;MC3359是低功率的FM(调频)/IF(中频)接收机芯片，它包含振荡器、混频器、限幅放大器、AFC(自动频率控制)、正交鉴频器、运算放大器、静噪电路、搜索控制和沉默开关。同样，我们对其外围电路进行改造，使它产生经过初步放大的话音已调信号(载波455kHz)，然后送给下一级功放电路进行放大。此外，系统设计中采用了收发共用MC3359，不仅节省成本和减小体积，而且试验效果也不错;MC34119是主要用于电话(例如扬声器话机)上的低功率音频放大器集成电路，具有可以在低电源电压的条件(最低为2.0V)以最大的输出摆动差动扬声器输出，以及并不需要和扬声器相联的耦合电容等一系列优点。 考虑到末级功放输出的功率可达2W以上，两个末级功放管C4382A产生的热量较多，所以需要对两个管子散热。为了有效散热，我们特意制作了一个大铝板，将两个C4382A功放管安装在这个大铝板上，对其进行散热。同时，这个铝板还起到了将两个收发部分隔开的目的。整个系统的电路原理图如图2所示。 试验结果 试验表明，该系统输出功率达2.4W，效率达50%以上。接收机灵敏度可达2.2mV(-100dBm)，而且在无信号输入时，扬声器输出的电流噪声很小。在地面自由空间的通信距离可达100m，井下借助沿隧道铺设的泄漏感应电缆进行通信，距离可达3km。 结束语 455kHz对讲机系统不仅性能稳定，工作可靠，而且生产成本低，容易实现。该项产品的问世，不仅改善了井下通讯条件，而且有利于加强井下安全生产的管理，保证井下工人的人身安全。所以，这项技术具有很好的应用价值和市场前景。 看了“隧道通信施工技术论文”的人还看： 1. 关于隧道施工技术论文 2. 关于隧道施工技术论文(2) 3. 道路桥梁施工技术论文 4. 地铁施工技术论文 5. 盾构施工技术论文

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