Ricerca applicata di previsioni geologiche avanzate e complete nel tunnel di deviazione dell'acqua di Daluoshan

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 9162 (2023) Citare questo articolo

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Al fine di studiare l'accuratezza dei metodi completi e avanzati di previsione geologica nei progetti di costruzione di tunnel, questo documento prende come base del progetto il progetto del tunnel di deviazione dell'acqua di Daluoshan a Wenzhou, nella provincia di Zhejiang, seleziona una sezione tipica del tunnel di deviazione dell'acqua e utilizza Tomografia sismica del tunnel e radar a penetrazione del suolo per trasmettere onde sismiche ed elettromagnetiche alla parete rocciosa circostante del tunnel ed elaborare e interpretare le informazioni del segnale raccolto. Per la verifica vengono utilizzate tecniche avanzate di trivellazione e perforazione. I risultati mostrano che i risultati della previsione geologica sono coerenti con le effettive condizioni rivelate e che i vantaggi di varie tecnologie possono essere esercitati e verificati reciprocamente attraverso la previsione geologica avanzata, che può migliorare significativamente l'accuratezza della previsione geologica avanzata nell'applicazione dei tunnel di deviazione dell'acqua e fornire riferimento e base per la costruzione successiva e fornire garanzie di sicurezza.

Con il continuo sviluppo dell'economia cinese, la costruzione di tunnel autostradali, tunnel ferroviari, progetti idroelettrici e progetti di tunnel di deviazione dell'acqua tra bacini è stata accelerata, con conseguenti tempi di costruzione serrati e tempi di esplorazione e progettazione ridotti nelle fasi iniziali. Ciò ha portato a un tempo insufficiente per l’esplorazione geologica dettagliata dell’intero tunnel utilizzando gli attuali metodi di rilevamento, rendendo difficile l’identificazione accurata e completa della geologia ingegneristica, dell’idrogeologia e di altre condizioni geologiche avverse1,2. Nell'effettivo processo di costruzione del tunnel, quando si incontrano aree con grandi cambiamenti geologici, strutture complesse, come carsismo, fessure e faglie, se non vengono svolte attività di prevenzione e controllo dei disastri rilevanti, è facile che si formino disastri geologici come il blocco del tunnel , deformazione, infiltrazione d'acqua e collasso, che possono avere un enorme impatto sulla sicurezza delle proprietà delle persone e sul progresso tecnico3,4,5,6,7,8,9,10. Per garantire la sicurezza della costruzione del tunnel, sono necessari mezzi adeguati per identificare tempestivamente le condizioni geologiche ed effettuare la prevenzione in anticipo. Come metodo di rilevamento precoce, gioca un ruolo importante la previsione geologica avanzata, che può ottenere in anticipo informazioni sulla roccia circostante davanti al fronte e ridurre efficacemente l'impatto delle aree geologiche avverse sulla sicurezza della costruzione del tunnel11,12,13.

In base ai diversi metodi e mezzi di rilevamento, le tecnologie di previsione geologica avanzata dei tunnel esistenti possono essere suddivise in due categorie: rilevamento distruttivo e non distruttivo14,15,16,17. Il rilevamento distruttivo utilizza principalmente il metodo della perforazione anticipata, che esegue lavori di perforazione sulla facciata del tunnel, analizza la litologia e la struttura della roccia circostante in un certo intervallo davanti alla facciata del tunnel attraverso il carotaggio e presenta i vantaggi di un'elevata precisione di rilevamento e risultati intuitivi. Tuttavia, il numero limitato di informazioni anticipate sulla perforazione si traduce in costi elevati, raggio di rilevamento ridotto e bassa rappresentatività dei risultati. Inoltre, poiché questo metodo viene eseguito sul fronte di scavo del tunnel, influisce anche sull'avanzamento della costruzione del tunnel18,19, rendendone difficile un'ampia divulgazione. Le tecnologie di rilevamento non distruttivo sono più varie, come l'indagine geologica di superficie basata su affioramenti geologici superficiali e strutture geologiche dell'area di ricerca, previsione geologica della macchina per tunneling basata su parametri quali velocità della testa di taglio della macchina scudo, coppia della testa di taglio, spinta e velocità di avanzamento20,21, 22, e metodi di rilevamento geofisico basati sulle differenze nelle proprietà fisiche e sulle differenze strutturali delle rocce circostanti23,24,25. Tra questi, la tecnologia avanzata di previsione geologica del tunnel basata su metodi di rilevamento geofisico è un mezzo efficace e un metodo principale per guidare i metodi di costruzione del tunnel, ridurre i disastri geologici del tunnel e garantire la normale costruzione del tunnel grazie ai suoi vantaggi di velocità di rilevamento rapida, ampio raggio di rilevamento, e bassi costi di rilevamento.