基于三维模式泥质充填断层破碎带隧道地质探测及灾害控制关键技术研究及应用
成果简介
通过总结国内外学者在隧道工程方面的研究成果，针对当前隧道工程中面临的一些实际问题，提出如下研究内容：依托工程的深部岩溶地质规律和隧道灾害防治关键技术攻关。
1.完成依托工程所处粤南、鄂西地区低台原面岩溶和不良地质的研究报告，重点查明大型岩溶洞穴和岩溶水体的分布情况，形成此类地质情况岩溶隧道地质灾害探测和治理的技术指南。
2.提供一套较为成熟可靠的施工期灾害超前预报综合技术及控制方法，研发出能够用于隧道远距离水体探测的瞬变电磁仪和激发激化仪(探测距离达到60m)，完善三维空间正反演理论和开发相应的处理软件，实现含水体位置与涌水量的准确探测，并为依托工程的物探工作提供技术支持。
3.研制可用于突水前兆多元信息采集的监测系统，开展突水前兆信息演化规律研究，建立隧道突水前兆信息识别模型，基于典型含水构造潜在的突水模式，建立相应的突水力学模型，给出突水判据，为依托工程地质灾害分级标准与风险评估体系的建立提供科学依据。
4.完成岩溶地区地质灾害分级标准及其风险评估体系，建立临灾快速反应预警预案和治理技术体系，实现大型、特大型突水、突泥灾害的快速预警控制，确保施工安全。
1.完成依托工程所处粤南、鄂西地区低台原面岩溶和不良地质的研究报告，重点查明大型岩溶洞穴和岩溶水体的分布情况，形成此类地质情况岩溶隧道地质灾害探测和治理的技术指南。
2.提供一套较为成熟可靠的施工期灾害超前预报综合技术及控制方法，研发出能够用于隧道远距离水体探测的瞬变电磁仪和激发激化仪(探测距离达到60m)，完善三维空间正反演理论和开发相应的处理软件，实现含水体位置与涌水量的准确探测，并为依托工程的物探工作提供技术支持。
3.研制可用于突水前兆多元信息采集的监测系统，开展突水前兆信息演化规律研究，建立隧道突水前兆信息识别模型，基于典型含水构造潜在的突水模式，建立相应的突水力学模型，给出突水判据，为依托工程地质灾害分级标准与风险评估体系的建立提供科学依据。
4.完成岩溶地区地质灾害分级标准及其风险评估体系，建立临灾快速反应预警预案和治理技术体系，实现大型、特大型突水、突泥灾害的快速预警控制，确保施工安全。
技术状况
创新性
独占性
盈利性
持续性
先进性
成熟度
1.形成了基于激发极化法的隧道含水构造超前探测三维成像与水量预测综合技术体系，并将该技术体系应用于多个隧道工程的预报实践工作中，预报结果与实际开挖情况基本一致。该技术体系是对隧道含水体探查较为有效的超前地质预报方法，岩溶地下水位判别技术与方法及其在依托岩溶隧道工程建设中的应用。具有重要的推广价值和良好的应用前景。
2.建立了断裂带岩体单一平板优势劈裂注浆扩散模型，推导了考虑广义宾汉体浆液黏度时变性的优势劈裂注浆扩散控制方程。研究表明，浆液扩散距离由优势结构面产状(α、b)，注浆压力 p0，注浆速率 q，浆液黏度等因素综合决定。其中注浆压力、注浆速率及浆液黏度是主要因素。
3.提出了优势劈裂注浆控制方法，形成注浆压力差异控制、控制液动态调节及注浆速率梯度控制 3 项关键注浆技术，促使浆液在优势结构面内制性扩散运移。该方法成功应用于实体隧道断裂带塌方注浆处治工程中，效果显著。
4.研发了一种复合水泥基－水玻璃双液浆的注浆新材料，以水泥－粉煤灰－矿渣与水玻璃反应体系为基础，反应初期水泥与－水玻璃反应迅速，形成大量C-S-H胶凝体，双液浆迅速胶凝硬化。。
2.建立了断裂带岩体单一平板优势劈裂注浆扩散模型，推导了考虑广义宾汉体浆液黏度时变性的优势劈裂注浆扩散控制方程。研究表明，浆液扩散距离由优势结构面产状(α、b)，注浆压力 p0，注浆速率 q，浆液黏度等因素综合决定。其中注浆压力、注浆速率及浆液黏度是主要因素。
3.提出了优势劈裂注浆控制方法，形成注浆压力差异控制、控制液动态调节及注浆速率梯度控制 3 项关键注浆技术，促使浆液在优势结构面内制性扩散运移。该方法成功应用于实体隧道断裂带塌方注浆处治工程中，效果显著。
4.研发了一种复合水泥基－水玻璃双液浆的注浆新材料，以水泥－粉煤灰－矿渣与水玻璃反应体系为基础，反应初期水泥与－水玻璃反应迅速，形成大量C-S-H胶凝体，双液浆迅速胶凝硬化。。
市场状况
市场分析
商业模式
营销状况
1.形成了基于激发极化法的隧道含水构造超前探测三维成像与水量预测综合技术体系，实现断层、溶洞等含水地质构造的三维成像与定位，利用干扰识别与去除方法去除干扰影响并提取出确切信息；研发了隧道超前探测专用激发极化仪器系统，解决了普通激电仪无法实现大电流脉动恒流供电的问题，重点突出了半衰时之差参数的测量功能；建立了基于Cholesky分解算法和预条件共轭梯度算法（PCG）的对比计算的基础上，提出了反演计算效率优化方案，实现了三维电阻率观测数据的快速稳定反演。
2.考虑隧道掘进过程中渗流场与应力场的耦合作用，建立相应的三维有限元分析模型，对断层、围岩、注浆加固圈、隧道所组成的耦合系统进行系统模拟，优选帷幕注浆加固圈厚度。建立了断裂带岩体单一平板优势劈裂注浆扩散模型，推导了考虑广义宾汉体浆液黏度时变性的优势劈裂注浆扩散控制方程。
2.考虑隧道掘进过程中渗流场与应力场的耦合作用，建立相应的三维有限元分析模型，对断层、围岩、注浆加固圈、隧道所组成的耦合系统进行系统模拟，优选帷幕注浆加固圈厚度。建立了断裂带岩体单一平板优势劈裂注浆扩散模型，推导了考虑广义宾汉体浆液黏度时变性的优势劈裂注浆扩散控制方程。
转化需求状况
拟采取的转化方式：
其他
资金需求额：
4200万元
应用推广已投入情况：
3000万元
融资用途：
其他
管理团队状况
公司治理结构
公司管理结构
财务状况
评价机构
评价意见
评价机构：
评价方式：
评价日期：
推荐单位
- 单位名称:
- 河北省科学技术厅
完成单位
- 单位名称:
- 中铁十八局集团第三工程有限公司
- 单位性质:
- 企业
联系方式
- 联系电话:
- 010 - 64444088
- 电子邮件:
- cgdj@tech110.cn
所属领域
- 所属新兴产业领域:
- 新一代信息技术
- 所属高新技术领域:
- 现代交通
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