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    該成果屬于獨(dú)立研究針對高速鐵路隧道施工的施工工藝，以實(shí)際高鐵隧道工程為依托，通過現(xiàn)場測試、理論分析和數(shù)值模擬等方法展開，以系統(tǒng)科學(xué)思想為指導(dǎo)，運(yùn)用巖溶發(fā)生學(xué)、巖土力學(xué)、裂隙巖體水力學(xué)、地球物理探測及能量突變等理論的最新成就，借助現(xiàn)場試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)、物理模擬試驗(yàn)和數(shù)值實(shí)驗(yàn)相配合手段，在分析巖溶流域的結(jié)構(gòu)、物質(zhì)流、能量流和信息流的基礎(chǔ)上，建立預(yù)測隧道掌子面前方災(zāi)害靶段(地質(zhì)缺陷和突水構(gòu)造)位置的綜合物探方法和以瞬變電磁和激發(fā)激化法為主的探查巖溶裂隙水的綜合預(yù)報(bào)方法；從理論上揭示巖溶隧道不同含水構(gòu)造的突水機(jī)理，建立隧道突水信息識別模型及其監(jiān)測方法和巖溶隧道地質(zhì)缺陷突水的力學(xué)模型，基于不同突水模式的試驗(yàn)研究及其突水前兆信息演化規(guī)律，研制突水前兆多元信息監(jiān)測系統(tǒng)，從而形成巖溶裂隙水的綜合治理技術(shù)體系和地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，制定高風(fēng)險(xiǎn)巖溶區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害快速反應(yīng)體系及有效治理方案，達(dá)到解決依托工程實(shí)際問題的目標(biāo)，具有重要的工程實(shí)用價值。

    1.完成依托工程所處粵南、鄂西地區(qū)低臺原面巖溶和不良地質(zhì)的研究報(bào)告，重點(diǎn)查明大型巖溶洞穴和巖溶水體的分布情況，形成此類地質(zhì)情況巖溶隧道地質(zhì)災(zāi)害探測和治理的技術(shù)指南。
2.提供一套較為成熟可靠的施工期災(zāi)害超前預(yù)報(bào)綜合技術(shù)及控制方法，研發(fā)出能夠用于隧道遠(yuǎn)距離水體探測的瞬變電磁儀和激發(fā)激化儀（探測距離達(dá)到60m），完善三維空間正反演理論和開發(fā)相應(yīng)的處理軟件，實(shí)現(xiàn)含水體位置與涌水量的準(zhǔn)確探測，并為依托工程的物探工作提供技術(shù)支持。
3.研制可用于突水前兆多元信息采集的監(jiān)測系統(tǒng)，開展突水前兆信息演化規(guī)律研究，建立隧道突水前兆信息識別模型，基于典型含水構(gòu)造潛在的突水模式，建立相應(yīng)的突水力學(xué)模型，給出突水判據(jù)，為依托工程地質(zhì)災(zāi)害分級標(biāo)準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評估體系的建立提供科學(xué)依據(jù)。
4.完成巖溶地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害分級標(biāo)準(zhǔn)。
5.完成巖溶突水治理漿材的優(yōu)選研究，提供實(shí)用的成套洞穴和巖溶裂隙水封堵與排導(dǎo)技術(shù)，為依托工程建設(shè)提供一套實(shí)用有效的施工期突水災(zāi)害治理和控制方法。其風(fēng)險(xiǎn)評估體系，建立臨災(zāi)快速反應(yīng)預(yù)警預(yù)案和治理技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)大型、特大型突水、突泥災(zāi)害的快速預(yù)警控制，確保施工安全。

    結(jié)合依托工程開展施工預(yù)報(bào)方法、理論和儀器開發(fā)，突水、突泥前兆監(jiān)測方法與理論，災(zāi)害預(yù)警和應(yīng)急預(yù)案以及注漿封堵技術(shù)的系統(tǒng)研究，最終形成一套行之有效的防災(zāi)減災(zāi)科學(xué)技術(shù)體系。為依托工程安全和順利施工提供地學(xué)和技術(shù)保障，全面總結(jié)和分析我國公路、鐵路和水利等工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。重點(diǎn)歸納我國隧道建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，特別是西部地質(zhì)巖溶類型及其發(fā)育規(guī)律的研究，針對每種類型提出用于隧道建設(shè)的規(guī)范性的巖溶水流域分析理論和方法。
綜合巖溶流域分析、現(xiàn)代巖溶勘察技術(shù)以及施工預(yù)報(bào)和控制技術(shù)，為我國巖溶隧道地質(zhì)災(zāi)害防治建立一套規(guī)范性方法體系。本課題針對以上研究內(nèi)容，依托實(shí)際項(xiàng)目，采用理論、模擬和工程實(shí)踐相結(jié)合的方式開展科研工作。利用精確數(shù)學(xué)及和光彈模型試驗(yàn)對圍巖應(yīng)力和位移進(jìn)行分析的方法無法考慮隧道的開挖效應(yīng)和支護(hù)過程，且對于不規(guī)則斷面，一般得不到解析解。地質(zhì)模型試驗(yàn)由于試驗(yàn)費(fèi)用高，周期較長且具有不可重復(fù)性，特別是試驗(yàn)難以滿足所有的破壞試驗(yàn)相似判據(jù)，因此其應(yīng)用和推廣受到限制。

    研制的偏心大跨度連續(xù)箱梁跨越既有鐵路轉(zhuǎn)體力學(xué)分析及施工技術(shù)工藝和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，在完成相關(guān)基礎(chǔ)試驗(yàn)后，于2014-2015年在富水特大橋工程施工中，進(jìn)行了大跨度轉(zhuǎn)體力學(xué)分析、混凝土配合比比選、加快了施工速度和效率，取得了比計(jì)劃工期提前了26天的好成績，完成結(jié)算收入5101.6萬元，工程質(zhì)量全優(yōu)經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，通過對模型的分析、運(yùn)用轉(zhuǎn)體力學(xué)分析、預(yù)加固技術(shù)，確保了施工工期正常，累計(jì)間接為工程創(chuàng)造600萬元經(jīng)濟(jì)效益。具有廣泛的推廣利用價值。這是由于巖溶及巖溶水的發(fā)育在宏觀上有一定的規(guī)律性，但從微觀上有許多不確定性，因此造成堵水困難、代價高、風(fēng)險(xiǎn)大、效益相對較差。巖溶暗河管道水具有自然的排泄通道，隧道施工揭示巖溶暗河管道水僅改變其排泄途徑，對地表的影響甚微，對揭示的暗河管道水應(yīng)按引排或截堵的原則處理。

    國內(nèi)外的許多學(xué)者普遍認(rèn)為不同類型巖溶對隧道危害作用相差較大。通過對巖溶涌水及涌水量特征、含泥沙特性等規(guī)律進(jìn)行研究，總結(jié)出了巖溶涌水的時間特性、空間特性及不同類型巖溶涌水量和含泥沙的變化特征。很多學(xué)者都深入研究過巖溶含水介質(zhì)的多重性。王建秀等基于水文地質(zhì)將巖溶突水模式分為：滲（漏）水型、施工揭露充水巖溶管道網(wǎng)絡(luò)型、施工穿越阻水?dāng)鄬有?、水力劈裂型、底膨破壞型，并在施工中對類型進(jìn)行確定，同時對重點(diǎn)類型進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。關(guān)于溶洞對隧道穩(wěn)定性影響的研究，當(dāng)前主要以因溶洞產(chǎn)生的圍巖應(yīng)力、位移變化為主要研究對象。早期利用精確數(shù)學(xué)及和光彈模型試驗(yàn)對圍巖應(yīng)力和位移進(jìn)行分析的方法無法考慮隧道的開挖效應(yīng)和支護(hù)過程，且對于不規(guī)則斷面，一般得不到解析解。地質(zhì)模型試驗(yàn)由于試驗(yàn)費(fèi)用高，周期較長且具有不可重復(fù)性，特別是試驗(yàn)難以滿足所有的破壞試驗(yàn)相似判據(jù)，因此其應(yīng)用和推廣受到限制。

    1.針對隧道含水構(gòu)造三維成像復(fù)雜、視電阻率曲線異常的的情況，提出了電阻率層析成像法（SERT）的解決思路。沿超前探測測線布置一條SERT測線，通過反演得到測線附近的電阻率分布，利用“比值法”將干擾剔除，實(shí)現(xiàn)斷層、溶洞等含水地質(zhì)構(gòu)造的三維成像與定位。
2.通過單元體受力平衡分析方法，優(yōu)化了廣義賓漢體運(yùn)動截面上剪應(yīng)力和速度分布函數(shù)方程。利用時變性的優(yōu)勢劈裂注漿機(jī)制建立單一平板優(yōu)勢劈裂擴(kuò)散模型，分析截面剪切力與速度分布，得出漿液在開度均勻的單一平板裂隙運(yùn)動。
3.建立了階梯式恒壓靜定終壓控制注漿關(guān)鍵技術(shù)：根據(jù)現(xiàn)場注漿過程中的反饋信息及時動態(tài)調(diào)整注漿速率與漿液配比，通過分段式控制注漿終壓，最大化提高受注地層的漿液充填率，提高裂隙及孔隙巖體內(nèi)的漿液飽和度。
4.研發(fā)了外加劑-復(fù)合水泥基－水玻璃雙液漿材料：以傳統(tǒng)水泥－水玻璃雙液漿材料為基礎(chǔ)，利用粉煤灰、礦渣的潛在堿激發(fā)活性，用粉煤灰和礦渣代替部分水泥，在加一定的外加劑，建立水泥－粉煤灰－礦渣與水玻璃反應(yīng)的體系。