前言

QianYan

隨著中國西部基本建設的蓬勃發展,寧夏中南部山區鐵路、公路等基建項目日益增多。由于寧夏中南部水資源分布的不平衡,為解決缺水地區群眾喝水問題及改善基本生存條件,近年來在該地區積極興建長距離調水工程,將六盤山東麓雨量較多、水量相對豐沛、水質優良的地表水向北輸送到北部干旱缺水地區。上述工程線路所經地帶大部有白堊系及第三系軟巖地層分布,在建設許多隧洞工程過程中,普遍遇到軟弱圍巖及處理問題。同時,隨著地下工程向大埋深和長距離發展,軟弱圍巖變形及其穩定性控制問題也越來越突出,對隧洞軟巖的不良地質問題的防治要求也越來越高。由于軟巖成因復雜多樣,地區環境差異巨大,對不同地區、不同地質條件下的軟巖特性理論做針對性的研究和進一步的推進是很有必要的。

在寧夏水利水電建設過程中,尤其是長距離調水項目中不可避免地會遇到各種各樣的復雜地質體及軟弱破碎巖體,對于那些巖質軟弱、不能滿足強度及變形要求,或者具有脹縮性、崩解性、軟化性,浸水后會直接威脅建筑物安全的圍巖或地基必須進行工程處理。為此,針對寧夏地區廣泛分布的白堊系及第三系軟弱巖石的物理力學特性、水理特性及圍巖變形特性及隨環境的變化規律等進行了詳細的科學試驗研究;由于現行規范對中小型水利水電工程直徑小于5m極軟巖圍巖分類沒有規定,以新的分類因子組合,建立了小斷面洞室軟弱圍巖分類標準;通過專題研究確定適合本地區工程特點的軟弱圍巖開挖方式、保護時機及支護技術等一系列與工程質量、投資等密切相關的工程技術理論,優化設計和施工。

寧夏中南部長距離調水及隧道工程沿線存在不同程度的腐蝕性水土,水土腐蝕容易造成隧洞結構物破壞和隧洞支護失效,除造成供水中斷外,還會引起環境問題和造成財產損失。水土腐蝕性成為地下工程急需解決的關鍵技術問題。

通過研究,查明寧夏中南部地區腐蝕性水土的形成原因、時空分布與變化規律,掌握地區水土腐蝕作用的機理、影響水土腐蝕作用的主要因素以及對混凝土結構和鋼結構的主要危害,并據此確定針對性的對策措施。

寧夏中南部城鄉飲水安全工程隧洞軟巖及腐蝕性研究項目屬2012年寧夏回族自治區科技支撐計劃項目,該工程項目已作為寧夏區內軟巖隧洞施工的示范基地,開展該項研究工作除用于指導本地區工程實踐外,研究成果對區內及周圍陜甘寧地區乃至全國如四川、云南、新疆北部等地區白堊系及第三系陸相地層類似工程設計和施工具有很好的借鑒意義,并具有現實的經濟和社會效益。

本書內容包括6個部分,結構及內容如下。

第一篇為寧夏中南部城鄉飲水安全工程勘察,主要介紹了區域地質背景、隧洞工程勘察主要經驗、地應力測量成果。

第二篇為軟巖工程特性,分析軟巖生成環境,對軟巖工程特性進行試驗研究:介紹軟弱圍巖工程性狀及特征,包括室內物理力學試驗、原位測試方法及成果。

第三篇為軟弱圍巖工程分類,主要介紹軟弱圍巖分類方法現狀,建立適合本地區隧洞工程的小斷面軟弱圍巖分類標準及方法。

第四篇為隧洞圍巖變形及支護研究,包括:①理論研究現狀、軟弱圍巖工程實例;②開挖過程中圍巖變形檢測方法及變形特征;③隧洞應力應變分布特征數值模擬研究;④隧洞開挖與支護時機及措施等。

第五篇為環境水土腐蝕性對隧洞結構物的影響,包括①水土腐蝕對隧洞的危害機理分析;②水土腐蝕評價方法;③腐蝕性水土分布特征;④水土腐蝕防止措施等。

第六篇為研究成果總結,分述了軟巖主要特性及研究成果,水土腐蝕特性及研究成果。

由于編者能力和水平有限,時間倉促,難免錯誤和不足之處,敬請讀者批評指正。

作者

2015年9月于天津