Documento de ingeniería geológica
Muestra 1 del artículo de geología de ingeniería: Detección y análisis de georadares en ingeniería de túneles
A través de aplicaciones prácticas de ingeniería, se introducen las características, los principios y los métodos de análisis de detección del georadar. Su aplicación en la detección geológica avanzada y la previsión de proyectos de túneles y la detección de estructuras de túneles demuestra la viabilidad, el avance y el importante papel del radar geológico en aplicaciones prácticas.
Túnel de carretera; radar de penetración terrestre; detección; aplicación de predicción avanzada
1. Descripción general del proyecto
El túnel Xiaobeishan No. 2 es un túnel largo, presione Las líneas izquierda y derecha se presentan por separado. El kilometraje inicial y final del hoyo izquierdo es ZK 65438 209 m 571 ~ ZK 21 091, y la longitud es 1520 m. La entrada final de Jieyang utiliza esquejes de bambú y la elevación de diseño de la entrada es de 30,353 metros; la entrada final de Huilai utiliza esquejes de bambú y la elevación de diseño de la entrada es de 65438 metros. El kilometraje inicial y final del túnel derecho es de 19 599 ZK ~ 21 081 ZK y la longitud es de 1482 m. La entrada Jieyang Duan es del tipo cortada con bambú, y la entrada Huilai Duan tiene una elevación de diseño de 30.493 m. El túnel está ubicado en una zona montañosa con topografía montañosa empinada, vegetación montañosa bien desarrollada y rocas de granito de diferentes tamaños. . El sótano del sitio del túnel es principalmente granito de Yanshan y localmente se pueden ver vetas de diabasa. La sobrecarga se compone de arcilla y rocas totalmente erosionadas, y el lecho rocoso se compone de rocas de moderada a ligeramente erosionadas. El tipo de agua subterránea en el sitio del túnel es principalmente freática, y el acuífero está compuesto principalmente de poros de capas sueltas cuaternarias y fisuras de roca erosionadas a ligeramente erosionadas.
2. Desarrollo y aplicación del radar de penetración terrestre.
Con el rápido desarrollo de la sociedad, los estudios de ingeniería geotécnica tienen muchas comodidades y herramientas. Los métodos importantes incluyen el método de ondas elásticas y el método de ondas electromagnéticas. El método de ondas electromagnéticas que se utiliza a menudo en la ingeniería real es el radar geológico. Los sismómetros de túnel son más adecuados para la detección de problemas macrogeológicos a larga distancia y el método de radar de penetración terrestre se puede combinar con ondas electromagnéticas de alta frecuencia para una detección no destructiva muy rápida. si la banda de frecuencia es muy alta, en túneles también se puede detectar en estructuras. Con el paso del tiempo, la profundidad de enterramiento, la escala y el número de proyectos de túneles de carreteras han seguido aumentando, y durante el proceso de construcción se han encontrado muchas condiciones geológicas de ingeniería complejas. Aunque se han llevado a cabo estudios geológicos detallados antes del diseño, todavía surgirán muchos problemas durante la excavación del túnel. A partir de estos aspectos, podemos explicar bien la estabilidad de la roca circundante durante la construcción del túnel y las condiciones reales frente a algunos túneles, y hacer pronósticos anticipados oportunos. Cuando se produzcan algunos accidentes en el túnel o después de su finalización, se deben combinar los requisitos anteriores de la normativa vigente y las características estructurales del propio túnel. No sólo se debe observar la superficie del túnel y medir la sección libre, sino que, si es necesario, El radar geológico también debe usarse para realizar alguna detección en profundidad, como la roca circundante, la compacidad, integridad y estabilidad del arco de acero, la presencia o ausencia de segregación, la uniformidad y consistencia del pozo alveolar y el revestimiento de hormigón, la integridad correspondiente y el espesor efectivo del revestimiento, etc. La situación actual ha demostrado que la tecnología de radar geológico puede realizar predicciones geológicas muy detalladas durante la construcción de túneles. Ahora, la tecnología de detección del radar de penetración terrestre se ha convertido en un mapeo automático en tiempo real de detección de un solo punto y detección continua. Los radares de penetración terrestre en países extranjeros son básicamente radares monopulso que funcionan a una frecuencia de 50 a 2 GHz. Los países más representativos son Estados Unidos y Canadá. Una serie de radares geológicos producidos en mi país, combinados con las características de predicción avanzada de la ingeniería subterránea, adoptan modulación de pulso, con un rango de detección extremadamente largo y alta resolución. Su frecuencia de funcionamiento es de aproximadamente 160 a 220 MHz y su distancia de detección puede alcanzar de 40 a 60 metros. Puede adaptarse bien a pronósticos geológicos avanzados y algunas detecciones de ingeniería.
3. Principios y métodos de detección
La previsión del avance geológico debe realizarse de acuerdo con los planos de diseño y las tareas de diseño y de acuerdo con la normativa. La predicción debería consistir en comprobar algunos problemas geológicos inseguros dentro de los 30 metros longitudinales del túnel, detectar los cambios litológicos y las características hidrogeológicas de los estratos tempranos (distribución de los estratos débiles, desarrollo de fallas y sus zonas de influencia, condiciones de salida de agua, etc.), y analizar el túnel En función del nivel de roca circundante, se enumeran algunas sugerencias de construcción para garantizar la seguridad de la construcción del túnel, reducir pérdidas innecesarias y proporcionar una base para el diseño dinámico.
Este pronóstico geológico utiliza un sistema de radar geológico, que utiliza una antena acoplada al aire de 100 MHz, combinada con las características de la roca que se encuentra delante y las condiciones de construcción en el lugar, para detectar una distancia de unos 30 metros en detalle. La cara de trabajo prevista se encuentra en ZK19 735. Se realizó una predicción detallada en la parte frontal de la cara de trabajo utilizando algunos puntos de medición y una serie de métodos.
4. Procesamiento de datos y resultados.
Los datos medidos se procesan y analizan a través de una serie de software, y luego se selecciona la constante dieléctrica relativa apropiada en función de la litología real del sitio, y se obtienen algunos resultados. En la interpretación de los resultados, si al inicio se encuentra un grupo de ondas de reflexión de fase inversa muy evidente, debería ser un signo de deterioro de la litología; si se encuentra un grupo de ondas de reflexión fuerte de fase normal muy evidente, debería ser un signo de deterioro; ser una señal de la mejora de la litología de la roca. Combinado con la intensidad de reflexión real de la onda reflejada, se pueden distinguir una serie de características del medio frente a la interfaz reflectante. Con base en los resultados del procesamiento de datos del radar y el análisis de datos geológicos, se obtienen los siguientes resultados de predicción: (1) La cara del túnel es de granito fuertemente erosionado, la parte superior tiene poca capacidad de autoestabilización, pérdida severa de bloques en la parte media y obvia Humedad local. Se infiere que el grado de la roca circundante es de nivel V. (2) La señal reflejada en el área de 4 ~ 10 m (ZK 19 739 ~ ZK 19 745) en el lado derecho de la cara del túnel es fuerte y el evento. El eje está desordenado. Se infiere que esta área es similar a la cara del túnel, con zonas de fractura obvias, mala integridad de la roca circundante y la calidad de la roca circundante es de nivel V (3). La señal de reflexión en el área 10 ~ 15 m (ZK 19 745). ~ ZK 19 750) delante del frente del túnel disminuye constantemente, el eje del evento es estable, pero todavía hay discontinuidades. Se infiere que la litología de esta área ha mejorado ligeramente, pero todavía está relativamente quebrada y contiene agua, y se infiere que la ley de la roca circundante es de nivel IV. (4) La señal en el área de 15 ~ 30 m (ZK 19 750 ~ ZK 19 765) delante del frente del túnel es débil. Luego de aumentar la ganancia se encuentra que el eje del evento es más continuo. Se especula que la litología de esta zona ha mejorado y el nivel debería ser nivel cuatro. A partir de los resultados de la investigación se formulan sugerencias: (1) La roca circundante de la fachada del túnel ZK 19 735 es granito muy erosionado, con escasa capacidad de autoestabilización, evidente humedad local y una fuerte caída de bloques en el medio. Se debe controlar estrictamente el metraje y se deben reforzar los soportes para evitar el colapso. (2) La roca circundante en el área de 10 m frente a la cara del túnel es similar a la de la cara del túnel, con poca estabilidad, zonas de fractura obvias y fácil colapso. Controle estrictamente el metraje, proporcione soporte inicial de manera oportuna y garantice la resistencia para evitar caídas y colapsos, y realice trabajos de drenaje al mismo tiempo. (3) Después de 20 m delante del frente del túnel, la litología ha mejorado. Se recomienda utilizar el método de subir y bajar escalones, controlar estrictamente el metraje, realizar el trabajo de soporte inicial a tiempo y asegurar la resistencia, evitar la caída de bloques y el colapso, y hacer un buen trabajo en el trabajo de drenaje.
5. Conclusión
Durante la construcción del túnel u operaciones posteriores, el radar de penetración terrestre puede realizar inspecciones detalladas de la calidad del proyecto, controlar la calidad del proyecto de manera más estricta e inspeccionar mejor los defectos del proyecto. Si las características de frecuencia y el modo de funcionamiento de la antena tienen un cierto impacto, todavía existe mucha controversia sobre la detección de parámetros del medio por parte del radar geológico. Entonces, a través de la mejora y el desarrollo continuos, el radar geológico definitivamente desempeñará un papel muy importante en los túneles. Detección de ingeniería. En resumen, la aplicación del radar geológico en el pronóstico geológico avanzado puede detectar y predecir con precisión los peligros geológicos relacionados que ponen en peligro la seguridad de la construcción del proyecto durante la construcción del túnel. El radar geológico puede detectar importantes defectos de construcción en las estructuras de los túneles y proporcionar una base muy fiable para túneles problemáticos, lo que puede mejorar la eficiencia del trabajo y ahorrar algo de dinero.
Investigación geológica de ingeniería en el túnel Furenshan
El túnel Furenshan es un proyecto de túnel típico en la sección XCZQ-5 del ferrocarril Xicheng de Xi a Jiangyou, que fue construido por China Hydropower No. 14 Mesa. El túnel está ubicado en la zona montañosa baja al pie sur de las montañas Qinling, en la zona tectónica del sur de Qinling, intercalada entre la zona de falla de Shangdan y la zona de falla del arco de Mianlue-Bashan. Su composición interna y deformación estructural son muy complejas, y sus fenómenos geológicos de ingeniería son bastante especiales y tienen cierta importancia para la investigación.
Túnel Furenshan; características geológicas de ingeniería; estructura geológica
1 Descripción general del proyecto del túnel Furenshan
La línea exclusiva para pasajeros de Xicheng, actualmente en construcción, sigue la primera línea del ferrocarril nacional. Construcción de doble vía de clase, velocidad de diseño 250 km/h, la función principal es el transporte de pasajeros.
Comienza en Xi'an, pasa por las montañas Qinling, pasa por Hanzhong en la provincia de Shaanxi, cruza la montaña Micang, ingresa a Sichuan, pasa por Guangyuan en Sichuan hasta Jiangyou y se conecta con la línea de pasajeros Miancheng Le y va directamente a Chengdu. Se espera que una vez que la línea se abra al tráfico, la distancia en línea recta entre Xi y Chengdu se acorte considerablemente. Solo se tarda 1 hora desde Xi'an hasta Hanzhong y 3 horas hasta Chengdu. El proyecto consta de dos partes: el tramo Xijiangyou en Sichuan y el ferrocarril interurbano Chengdu-Mianle, con una longitud total de 660 kilómetros. Se espera que la inversión total del proyecto sea de aproximadamente 68.800 millones de yuanes. El tramo Shaanxi de la Línea Dedicada a Pasajeros Xicheng tiene una longitud total de 342,9 kilómetros y un plazo de construcción de 5 años. La 14.ª Oficina de Energía Hidroeléctrica de China es responsable del tramo XCZQ-5 del ferrocarril Xicheng de Xi'an a Jiangyou (en la provincia de Shaanxi). La longitud total de la línea principal es de 31,81 km. Esta sección de oferta incluye principalmente: proyecto de subrasante de entrada y salida del túnel Luoqu de 94,7 m, 4 proyectos de túnel (incluidos 6330 m de parte del túnel Deli, túnel Furenshan, túnel Luoqu, túnel Fanjiazui), longitud total de 30,47 km, 3 puentes (puente del río Jinshui, Youshui). River Bridge, He Jinlong Bridge), con una longitud total de 1,2457 km, el túnel de la montaña Furen está ubicado en la zona montañosa baja al pie sur de las montañas Qinling. La elevación promedio de la cordillera del túnel es de 1200 m, y la elevación más alta es de 1634,1 m. La superficie del cuerpo de la cueva es muy ondulada, con una pendiente natural de 30? ~40? ¿Mucha base de roca? v? Los barrancos de erosión en forma de U se distribuyen principalmente de norte a sur. El área del túnel tiene montañas altas y pendientes pronunciadas, lecho rocoso expuesto, barrancos entrecruzados, terreno complejo y vegetación densa. El kilometraje del túnel es de 159.625,95 dk ~ 172.725,5 dk. La entrada está ubicada en Niujiaoba del río Jinshui y la salida está ubicada en Songjiayan del río Youshui. La profundidad máxima de enterramiento es de 929 m y la profundidad mínima de enterramiento es de 46 m. Todos los túneles están ubicados sobre la línea recta del Túnel 3. Vaya cuesta arriba hasta la cueva hasta DK162 900, luego camine 8? Baja de la montaña y sal de la cueva. La entrada está ubicada en la ladera de la margen derecha del río Jinshui. El túnel contiene un pozo inclinado y es un túnel de control clave en esta sección. Los límites de construcción de este túnel adoptan el "Código de diseño de ferrocarriles de alta velocidad" (TB10621). El túnel adopta el tamaño libre especificado en 2009. Túnel (2008) 0201 ¿El área efectiva de la superficie ferroviaria es de 92 m2? el espacio entre líneas es de 4,6 m y el contorno interior del revestimiento del túnel está en la curva. Sin ensanchar, la construcción adoptará metraje corto, excavación parcial y soporte inicial de acuerdo con las condiciones de la roca circundante, y dará seguimiento al revestimiento secundario de manera oportuna.
2 Condiciones climáticas a lo largo de la ruta
Esta área tiene un clima monzónico húmedo subtropical, que se caracteriza por un clima cálido y húmedo con cuatro estaciones distintas. ocurre en verano y otoño, y los desastres por fuertes lluvias son frecuentes. La temperatura promedio anual es de 15,2 °C, la temperatura máxima extrema es de 38,4 °C, la temperatura mínima extrema es de -5,9 °C y la precipitación media anual es de 785,5 °C. .mm, la evaporación media anual es de 1160,5 mm
3 Características Geológicas de Ingeniería
3.1 Litología de los Estratos
Los estratos por los que pasa el túnel incluyen principalmente el Cuaternario. Sistema Holoceno (Q4), Serie Silúrico Inferior (S1), Serie Proterozoica Media y Superior (Pt2-3) y rocas tectónicas Arcaicas (Ar) (1) La Serie Holoceno Cuaternario (Q4) incluye principalmente: suelo expansivo (Q4d19). , suelo de guijarros (Q4d17), suelo de grava (Q4d17, p17), suelo en trozos (Q4d65438) (2) Silúrico inferior (S1): esquisto con mármol (S1Sc Mb), mármol (S1Mb), esquisto (S1Sc), principalmente gris. estructura metamórfica gris amarillenta, estructura de bloque escamoso (3) Mesoproterozoico (Pt2-3): granulita intercalada con mármol (Pt2-3Gr Mb), mármol intercalado con gneis (Pt2-3Mb Mb Mayormente marrón grisáceo, gris claro, con meteorización). espesor de aproximadamente 1-10 mm. (4) Arcaico (Ar): gneis intercalado con mármol (Pt2-3Gr Mb), gris-marrón, granular gris claro, estructura masiva, espesor erosionado 2-8 mm. 5) Las rocas estructurales son principalmente rocas clásticas, en su mayoría de color gris azulado, marrón grisáceo, de entre 20 y 65 m de ancho, y la geología de ingeniería es pobre.
3.2 Estructura geológica
La. El túnel Furenshan está ubicado en el cinturón tectónico sur de Qinling, intercalado entre la zona de falla de Shangdan y la zona de falla del arco Mianlue-Bashan, que es equivalente al cuerpo principal del túnel ubicado en el cinturón orogénico de Qinling. La mitad sur de la cueva Foping ha experimentado. Muchas actividades geológicas y tectónicas, y su composición interna y deformación estructural son muy complejas.
Las principales fallas descubiertas hasta el momento son: f66, f67, f68, f69, f70, f70-1, f71, F71, F71, f71-2, entre las cuales f66 es una falla inversa con ocurrencia. -¿N80? W (65? -N75?), el cinturón de fractura tiene aproximadamente 10-30 m, la composición del material de la zona de la falla es roca cataclástica y parcialmente brecha de falla. El macizo rocoso dentro de la zona de la falla está relativamente roto y el cuerpo del túnel pasa. hasta dk 159 856 ~ dk 159 878,4. ¿F67 es una falla inversa que acompaña a N60? -¿N80? W (50?-N65?), el ancho de la falla es de 30~40 m, la composición interna es falla de brecha y el cuerpo de la cueva pasa a través de dk 160 281 ~ dk 160 318. Además, el tramo del túnel cuenta con dos anticlinales y un sinclinal. El kilometraje central de la cueva en el núcleo del anticlinal es dk 165 543 ~ dk 169 062. El macizo rocoso se rompe y se desarrollan diaclasas. El núcleo del sinclinal no penetra el cuerpo de la cueva, es muy rico en agua, tiene un macizo rocoso roto y articulaciones desarrolladas. Debido a la larga historia de desarrollo del plastidio en el área del túnel, el movimiento tectónico es fuerte y el área es grande.
3.3 Geología desfavorable y roca y suelo especiales
(1) La geología desfavorable en el túnel es karst de mármol distribuido en el lado izquierdo de la entrada del túnel. El fenómeno kárstico se desarrolla principalmente en el mármol de la margen derecha del río Jinshui, en el lado izquierdo de la entrada del túnel, y se desarrolla en forma de cuevas. El diámetro de la cueva es de aproximadamente 1 a 3 m, y se puede ver que la profundidad de extensión es superior a 10 m. No está completamente llena y el material de relleno es brecha y arena gris. (2) La roca y el suelo especiales en el área del túnel son suelos de expansión débil-moderada.
4 Situación del diseño del proyecto
En vista de las características geológicas de ingeniería del Túnel de Montaña Furen, como litología diversa, estructuras geológicas complejas y frecuentes fenómenos geológicos adversos, la unidad de construcción llevó a cabo Se realizaron estudios detallados en el sitio y en el interior. Con base en la investigación, se formuló un plan de diseño más científico y razonable: (1) El proyecto de entrada del túnel utiliza una sección abierta con una abertura inclinada, la salida adopta una abertura inclinada hacia arriba. para establecer una zanja de interceptación de agua, y el talud lateral está sostenido por hormigón proyectado de red de anclaje. (2) ¿Cuál es el proyecto de túnel principal utilizado dentro del túnel? Túnel(2008)0201? El contorno interior del revestimiento es de 92m2 y el área efectiva de la superficie del carril es de 92m2. El túnel utiliza revestimiento compuesto y el soporte inicial utiliza hormigón proyectado, varillas de anclaje, malla de acero, estructura de acero, revestimiento secundario, etc. , retenga la deformación de cada tipo de revestimiento y utilice cobertizos de tuberías y pequeños conductos para fortalecer las medidas de soporte en terrenos especiales y áreas geológicas.
Materiales de referencia:
[1]Wang. Ingeniería de túneles[M]. Beijing: Prensa de Comunicaciones del Pueblo, 2013.
Escuela de Ferrocarriles de Lanzhou. Ingeniería de túneles[M]. Beijing: Editorial del Ferrocarril del Pueblo, 1977.
Zhang. Ingeniería Geológica[M]. Pekín. Prensa geológica, 1983.
[4] "Código de diseño de ferrocarriles de alta velocidad" (TB10621? [S]. 2009.
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