灾害高发地质灾变高精度检测识别技术及工程应用

20220415

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铁路隧道全作业线机械化及智能化技术研究

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武广铁路客运专线有限责任公司

隧道工程动水破碎带易诱发重大工程灾害，成为安全施工的威胁重大的一种地质灾害和工程隐患和关键技术难题。现有动水破碎带探测技术、围岩稳定控制和安全掘进施工技术难以满足高速铁路安全快速建造要求。中铁十一局等单位依托郑万、怀邵衡、渝黔、贵南、武广、京石武、合安九等十余条复杂动水破碎地质高铁隧道建设，开展了高铁隧道建造的地质理论、精准探测、风险评价、快速施工、智能建造等5个方面的系统研究和工程实践，突破了隧道岩溶动水破碎带地质判别及全断面智能施工的技术瓶颈，形成了高速铁路隧道动水破碎带精准预报与全断面智能施工关键技术，应用于多项国家重点高铁工程。主要创新性成果如下： 1.提出了基于三维高通量数据分析的破碎带动水量JPCG高精度测算方法，研发了新型脲醛树脂高压注浆技术，形成了破碎带动水处治技术体系，破解了复杂高压动水破碎地质勘测精确计算分析和高效处治的难题。。 2.发明了高预紧力一次快速支护控制破碎围岩变形快速形成预应力的DCP、YE新型锚杆和加固技术，有效提升锚杆锚固系统的整体刚度和抵抗变形的能力，防止岩层间离层出现，提高锚固岩体的完整性和承载能力，实现了长大错动破碎带和深厚断裂带围岩的快速有效加固。 3.研发了动水破碎带超前预报可视化系统，建立了基于谱能比分析的弱信号提取技术，并实现了三维成像，实现多角度、影像化反映水体和破碎体分布范围和规模，实现智能化精准预报。 4.建立了动水破碎围岩隧道全断面机械化智能施工技术，攻克了高速铁路动水破碎围岩隧道全断面安全快速施工技术难题，实现了V级围岩高铁隧道全断面安全高效掘进施工。 成果纳入8部规范，获国家级工法2项，省部级工法21项，授权发明专利38件，软件著作权58项，出版专著10部，发表论文130篇。成果在郑万、贵南高铁等300多个高铁隧道建设中得到应用，实现了高铁隧道动水破碎带全断面钻爆法施工月掘进130米的世界纪录，并成功推广到玻利维亚、印尼、老挝等国家的铁路隧道设计和建设，是领先世界大国重器中国高铁综合技术体系的重要组成。该成果确保了全国1800km，投资3000亿高铁复杂岩溶地质建设和运营安全，提升了减灾防灾能力；创造产值503.3亿元，实现利润38亿元，促进了高铁隧道建设科技进步，经济社会效益显著；经专家评审，成果总体达到国际领先水平，对响应“一带一路”、川藏铁路建设，中国高铁走向世界具有重要意义。