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铁路运营隧道病害勘察与治理技术研究.docVIP

铁路运营隧道病害勘察与治理技术研究.doc

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铁路运营隧道病害勘察与治理技术研究   [摘 要]以一座铁路运营隧道病害治理工程为例,采用勘察手段查明了隧址区的水文地质条件、地下水发育特征和分布规律;对已查明的含水低阻异常体和水害通道,采用物探方法进行了验证,勘察结果为隧道病害治理提供了可靠的技术资料,对同类型隧道病害整治具有一定的参考价值。   [关键词]运营铁路 隧道病害 治理技术 研究   中图分类号:U457 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)16-0385-02   1、前言   隧道工程是埋藏在地表以下的构筑物,不可避免的要面对各种复杂地质情况。诸如地下水发育,冻胀性岩土,断层破碎带,岩溶发育带等各种工程地质问题层出不穷,造成施工和后期运营中发生塌方、渗漏水等病害,轻则留下安全隐患,重则中断铁路行车。而对于铁路运营隧道来讲,受行车条件限制,其病害治理存在一定的特殊性。这就需要采取综合手段,查明隧道病害形成的原因,必要时采用一定的方法进行验证,从而为隧道病害治理提供可靠的技术资料。   2、隧道病害   大准铁路鸡鸣驿隧道位于内蒙古自治区和林格尔县境内,隧道里程为K169+975~K171+568,全长1593m,由1号和2号两个隧道组成。其中1号隧道最大埋深50m,2号隧道最大埋深98m,洞身穿越浑河右岸的中低山地带。近年来,由于隧道自身结构老化,隧道边墙至拱顶部位多处出现渗、漏水现象。隧道内部分地段排水不畅,冬季结冰冻胀,导致排水沟局部开裂,水流下渗引起路基下沉,对铁路行车安全构成威胁。   3、治理设想   (1)对隧道附近区域地形地貌,地层岩性,地质构造等工程地质条件进行现场调查与测绘后,进行宏观研判。   (2)采用勘察手段查明了隧址区的水文地质条件、地下水发育特征和分布规律,并根据物理探测方法,分析隧址区含水低阻异常体的位置和分布形态,查清隧址区地下水分布于情况,并结合工作钻探结果进行验证。   (3)通过矿物成分、化学成分试验和水文地质参数计算,得到围岩岩土体物理力学参数以及矿物化学组分,为隧道整治工程设计提供技术资料。同时,为相似地质条件的隧道病害整治提供参考。   4、隧址区水文地质勘察与分析   隧址区位于内蒙古高原向黄土高原的过渡地带,属侵蚀性黄土高原地貌。场区主要出露地层为第四系黄土和太古界桑干群片麻岩。地下水按其成因类型可分为第四系孔隙含水层和基岩裂隙含水层,其埋藏类型均为潜水。   4.1地下水补给、迳流、排泄条件   调查发现,隧址区大气降水一部分沿地表从山脊向两侧沟谷汇流,一部分则沿基岩裂隙渗入地下。基岩裂隙水的流向受节理裂隙控制,流向变化较大,但总的趋势是流向浑河河谷。(见图4.1)   4.2 地下水化学特征   为判断隧道内渗水来源,分别进行了水质简分析和氢氧同位素分析。水质简分析结果显示,各水样中的主要阳离子为Na+和Ca2+,阴离子主要为HCO3-和SO42-离子。   从图4.2中可看出,各水样水化学类型基本一致。根据舒卡列夫分类,隧址区地表水、泉水、隧道内涌水及基岩裂隙水水化学类型均为HCO3-SO4-Na-Ca型。水中Cl-离子含量较少,隧址区地下水交替活跃,矿化度均小于1g/L,属低矿化度水。这说明大气降水直接入渗补给基岩裂隙水,基岩裂隙水通过裂隙通道或破碎带,部分从隧道内部渗出,部分继续沿基岩裂隙补给山前松散冲积层,最终向浑河河谷排泄。   同位素分析结果显示(见图4.3),隧道内泉水、涌水及各钻孔所采水样均接近全球大气雨水线,显示其来源于大气降水。图中虚线为推测的当地降雨线,与全球大气雨水线接近。   综上所述,隧道内渗水、泉水、基岩裂隙水均来源于大气降水。   5、水文地质参数计算   隧址区基岩裂隙水水量小,无法满足单孔抽水试验。采用渗坑试验、钻孔注水试验及室内试验分别求取各岩层的渗透系数。   5.1 地表强风化片麻岩   地表强风化层渗透系数的求取采用渗坑试验,渗坑位置设在SK9号钻孔附近;渗坑尺寸为30cm×30cm×40cm,底部铺设碎石5cm,试验时间共计2小时;求得地表强风化至全风化片麻岩渗透系数约为0.6×10-2cm/s。   5.2 中风化至强风化片麻岩   该层渗透系数的求取采用钻孔注水试验。钻孔施工中SK9、SK10号钻孔岩心整体较破碎,选取SK9号钻孔进行钻孔常水头注水试验。见图5.1。   SK9号钻孔孔径为Φ110mm,终孔孔深90.3m;全孔上部为强风化至全风化,下部为中风化至强风化片麻岩,岩心破碎;注水段为下部中风化至强风化段,试段长20m,该孔静止水位埋深52m;采用常水头注水试验,计算公式如下:   Q―注入流量(cm3/min);   F―形状系数(cm);   H―试验水头(cm

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