第1章 概述 1
1.1引言 1
1.2宜万铁路修建史 2
1.2.1百年前的出川梦 2
1.2.2短暂修路史 4
1.2.3保路运动的连锁反应 5
1.2.4梦想成真 6
1.3宜万铁路选线史 7
1.4宜万铁路概况 9
1.4.1工程概况 9
1.4.2主要技术标准 11
1.4.3隧道工程 11
1.5宜万铁路隧道工程难度 16
1.6宜万铁路隧道施工中遭遇的主要不良地质 17
1.6.1突水灾害 17
1.6.2突水、突泥、突石、涌砂灾害 21
1.6.3无水溶腔 23
1.6.4高压富水大断层 25
第2章 专项地质勘察 27
2.1概述 27
2.2遥感判释 29
2.2.1地形地貌判释 29
2.2.2区域地质判释 30
2.2.3工程地质岩组划分 30
2.2.4构造判释 30
2.2.5岩溶判释 31
2.3地质调绘 33
2.3.1地质调查 33
2.3.2地质调查成果 33
2.4岩溶物探 42
2.4.1物探方法选择 42
2.4.2高频大地电磁 43
2.5深孔钻探与孔内试验 44
2.5.1深孔钻探 44
2.5.2水文地质试验 45
2.5.3综合测井 45
2.5.4地应力测试 45
2.5.5电磁波CT 46
2.5.6全景式数码摄影 50
2.6地下水示踪试验 52
2.7水土石试验 65
2.8地下水长期观测 65
2.8.1勘察阶段 65
2.8.2施工期间 67
第3章 岩溶特征分析 69
3.1岩溶地质条件 69
3.1.1地层条件 69
3.1.2构造条件 70
3.1.3水文条件 70
3.2岩溶形态及类型 71
3.2.1地表岩溶形态 72
3.2.2地下岩溶形态 74
3.2.3岩溶类型 76
3.3岩溶特征分析 78
3.3.1地理位置特点 79
3.3.2高程分带特点 79
3.3.3地层分布特点 81
3.3.4地质构造特点 82
3.3.5地下水循环特点 83
3.3.6岩溶水文地质特征 84
3.3.7岩石水化学特点 91
3.4典型1级风险隧道岩溶特征分析 91
3.4.1野三关隧道 91
3.4.2齐岳山隧道 92
3.4.3八字岭隧道 94
第4章 超前地质预测预报技术 96
4.1国内外研究现状 96
4.2预报内容、特点、原则、范围与方法 98
4.2.1预报内容 98
4.2.2预报特点 99
4.2.3预报原则 100
4.2.4预报范围 101
4.2.5预报方法 101
4.3预测预报体系 113
4.3.1施工地质分级 113
4.3.2预报体系建立 114
4.3.3仪器设备 116
4.3.4基本技术标准 117
4.3.5工艺要点 118
4.3.6成果资料的判析与传达 121
4.4组织与管理 122
4.4.1制度化管理 122
4.4.2职能化管理 122
4.4.3专项性管理 123
4.4.4纳入工序管理 123
4.4.5费用分配管理 123
4.5预测预报方法研究 123
4.5.1 TSP法预测预报 124
4.5.2地质雷达预测预报 133
4.5.3红外探水预测预报 134
4.5.4超前水平钻探预测预报 136
4.5.5小结 138
4.6钻机设备选型及钻进速度研究 139
4.6.1钻机类型及主要性能指标 139
4.6.2钻机钻进能力研究与试验 147
4.6.3小结 149
4.7利用超前隧道对滞后隧道超前预报 149
4.7.1水平钻探对滞后隧道超前探测 149
4.7.2单点反射法对滞后隧道的超前探测 149
4.8隧道周边隐伏溶洞探测 151
4.8.1隧道周边隐伏溶洞安全厚度影响因素分析 151
4.8.2隧道与周围隐伏溶洞间安全距离分析 166
4.8.3隧道周边溶洞探测 183
4.9工程案例 186
4.9.1野三关隧道F18断层预测预报 186
4.9.2大支坪隧道“990溶腔”预测预报 190
4.9.3云雾山隧道“526、617溶腔群”预测预报 191
4.9.4马鹿管隧道穿越垮岩湾暗河段预测预报 196
4.10结论与体会 197
第5章 释能降压技术 199
5.1释能降压法施工方针 199
5.2释能降压法适用条件与实施时机 199
5.3释能降压法主要内容 199
第6章 信息化注浆技术 201
6.1概述 201
6.1.1工程概况 201
6.1.2 F11断层工程地质及水文地质 202
6.1.3前期全断面帷幕注浆施工 205
6.2信息化注浆理论 215
6.2.1信息化注浆理念 215
6.2.2注浆可靠性数值分析 218
6.3探孔注浆模式 222
6.3.1传统的先探后注循序渐进模式 222
6.3.2探注相结合模式 224
6.4注浆作业断面 224
6.4.1上下半断面钻孔注浆平行作业试验 224
6.4.2注浆工作合理化断面试验研究 227
6.5硫铝酸盐水泥浆新型注浆材料 229
6.5.1硫铝酸盐水泥 229
6.5.2硫铝酸盐水泥单液浆研究 230
6.5.3硫铝酸盐水泥单液浆性能特点 232
6.5.4工程案例 233
6.5.5小结 233
6.6机械设备配套 234
6.6.1钻孔设备 234
6.6.2注浆设备 240
6.7注浆参数控制 241
6.7.1注浆压力控制 241
6.7.2注浆分段长度控制 241
6.7.3强化注浆控制 242
6.7.4注浆结束标准控制 242
6.8注浆效果检查评定 242
6.8.1 p-Q-t曲线分析法 243
6.8.2钻孔出水量分析法 244
6.8.3注浆量分析法 245
6.8.4检查孔出水量分析 246
6.8.5检查孔稳定分析 248
6.9信息化注浆法评价 249
6.9.1可靠性分析 251
6.9.2适应性分析 252
6.9.3经济性分析 253
6.10注浆标准化管理 257
6.10.1工作程序 257
6.10.2参建各方职责 258
6.10.3物资管理 259
6.10.4注浆工程数量控制与管理 259
6.10.5注浆过程控制与管理 260
6.10.6技术资料管理 260
6.10.7组织管理制度 260
6.10.8对专业队伍要求 260
6.10.9停工管理 261
6.10.10关于奖惩 261
6.10.11费用管理 261
6.11工程案例 261
6.11.1齐岳山隧道进口平导第五循环 261
6.11.2齐岳山隧道进口正洞第二循环 265
6.11.3齐岳山隧道出口正洞第二循环 270
6.12结论与体会 275
第7章 结构防排水技术 277
7.1岩溶突水、突泥主要影响因素 277
7.1.1地质原因 277
7.1.2气象条件 278
7.1.3施工因素 278
7.2岩溶突水、突泥机理 278
7.2.1止水岩柱受拉破坏 279
7.2.2裂隙剪切破坏 280
7.2.3裂隙水力扩张 280
7.2.4关键块体失稳 280
7.3岩溶隧道溶腔富水分级 280
7.4岩溶隧道防排水原则 281
7.4.1岩溶隧道溶腔段施工期防排水原则 281
7.4.2岩溶隧道运营期防排水原则 283
7.5隧道结构防排水系统 283
7.5.1岩溶隧道结构防排水系统模式 284
7.5.2宜万铁路岩溶隧道结构防排水系统 285
7.6泄水洞排放岩溶水技术 290
7.6.1国内典型隧道泄水洞调研 290
7.6.2泄水洞设计与施工 295
7.6.3泄水洞在运营期的限排 303
7.6.4洞外防排水系统设计 303
7.6.5工程案例 303
7.7反坡隧道抽排水 308
7.7.1抽排水系统的设计原则 308
7.7.2抽排水系统布局 309
7.7.3管路配置 309
7.7.4抽水量计算 310
7.7.5水泵配置 310
7.7.6供电系统 310
7.7.7反坡抽排水管理 312
7.8岩溶隧道结构可维护防排水 312
7.8.1岩溶水对隧道防排水系统的物理和化学效应 312
7.8.2岩溶隧道可维护防排水系统研究 313
7.8.3现场试验及效果 316
7.9结论与体会 317
第8章 结构处理技术 318
8.1岩溶分类 318
8.1.1按形态大小分类 318
8.1.2按充填特征分类 319
8.1.3按充填物性质分类 320
8.1.4按岩溶水量分类 320
8.1.5按涌水动态变化特点分类 322
8.1.6按地质构造特征分类 322
8.2岩溶处理原则 324
8.2.1处理原则 324
8.2.2处理方案 326
8.2.3处理方案适用范围 326
8.3岩溶管道处理技术 327
8.3.1无充填物岩溶管道处理 327
8.3.2充填泥砂型岩溶管道处理 330
8.3.3充填块石土型岩溶管道处理 331
8.3.4过水型岩溶管道处理 332
8.4大型干溶腔处理技术 333
8.4.1混凝土立柱支顶方案 333
8.4.2拱罩护顶方案 336
8.4.3“托梁+板”跨越方案 341
8.4.4“型钢混凝土+板”跨越方案 342
8.4.5钢管群桩加固跨越方案 343
8.4.6“桩基+承台”跨越方案 344
8.4.7路基填筑跨越方案 347
8.4.8拱桥跨越方案 349
8.5穿越暗河段注浆处理技术 353
8.5.1处理原则 353
8.5.2工程案例：五爪观隧道暗河正交段注浆处理 353
8.6大型充填型溶腔处理技术 360
8.6.1处理原则 360
8.6.2工程案例1：云雾山隧道DK247+562溶腔处理 360
8.6.3工程案例2：马鹿箐隧道DK255+978溶腔处理 363
8.7高压富水断层处理技术 382
8.7.1处理原则 382
8.7.2工程案例1：别岩槽隧道F1断层处理 383
8.7.3工程案例2：齐岳山隧道出口砂岩高压裂隙水处理 388
8.7.4工程案例3：齐岳山隧道F11高压富水断层处理 394
第9章 隧道结构长期受力特征分析 429
9.1国内外研究现状 430
9.2岩溶隧道水压工程测试及分析 433
9.2.1测试方法 433
9.2.2现场测试及计算 433
9.2.3影响水压大小因素分析 434
9.2.4岩溶隧道水压确定 436
9.2.5降雨响应 438
9.2.6水压曲线特征 438
9.3隧道衬砌水压模型试验 439
9.3.1试验目的 439
9.3.2试验方案 439
9.3.3全封堵条件下试验结果及分析 445
9.3.4不同排水量条件下试验结果及分析 450
9.4隧道衬砌水压数值分析 454
9.4.1计算模型 454
9.4.2注浆对衬砌水压分布规律的影响分析 455
9.4.3不同排水量对衬砌水压分布规律的影响分析 459
9.5隧道衬砌结构受力长期监测工程案例 460
9.5.1马鹿箐隧道DK255+978溶腔 461
9.5.2野三关隧道DK124+602溶腔 468
9.5.3云雾山隧道DK245+617溶腔 471
9.5.4云雾山隧道DK247+562溶腔 475
9.5.5大支坪隧道DK132+990溶腔 477
9.5.6齐岳山隧道F11高压富水大断层 485
9.6结论与体会 490
第10章 风险管理与控制 492
10.1国内外研究现状 492
10.2风险管理基本理论 494
10.2.1风险的概念 494
10.2.2风险的分类 494
10.2.3风险的本质 495
10.2.4风险产生的机理 496
10.3风险管理的流程与方法 498
10.3.1隧道风险评估依据 498
10.3.2风险分析与评估的主要方法 499
10.3.3风险分析步骤 502
10.4野三关隧道风险评估工程案例 507
10.4.1工程概况 507
10.4.2风险识别 508
10.4.3风险估计 515
10.4.4风险评价 519
10.4.5重点风险等级分布 520
10.4.6风险控制 521
10.4.7小结 523
10.5宜万铁路复杂隧道风险管理 523
10.5.1宜万铁路风险管理体系 524
10.5.2识别评估体系 525
10.5.3决策管理体系 528
10.5.4技术应对体系 544
10.5.5安全措施体系 544
参考文献 555