川西高原变质岩区隧道有害气体成因与防治

本书依托国家自然科学基金“碳质千枚岩隧道瓦斯生成及运移规律研究”（51804261）、四川省科技计划项目“碳质千枚岩隧道瓦斯灾害防治基础研究”（2019YJ0556）和四川省公路院科研项目“川西高原变质岩区公路隧道有害气体成因与防治研究”（2018-YL-03）等研究成果，系统介绍了川西高原变质岩区公路隧道有害气体成因与防治技术对策。全书共8章，主要内容包括：川西变质岩区域地质条件、隧道有害气体类型和来源、隧道有害气体在地层中的赋存规律和影响因素、有害气体在隧道工程中的运聚条件和富集规律、隧道有害气体危害等级评价指标及评价方法、有害气体对隧道工程的危害作用方式和特征、隧道施工及运营中针对有害气体的风险管理和防治技术对策等。

目录
第1章 概论 1
1.1 川西高原变质岩区隧道有害气体情况 1
1.2 研究现状及存在的不足 2
1.2.1 国内外有害气体预测研究现状 3
1.2.2 国内外有害气体防治研究现状 5
1.2.3 现有研究之不足 7
1.2.4 研究必要性 7
1.3 本书主要研究内容 8
参考文献 9
第2章 川西高原变质岩区区域地质概况 12
2.1 区域地理位置 12
2.2 区域地质构造特征 12
2.3 区域地层岩性特征 17
2.4 区域地震特征 19
2.5 区域水热活动情况 19
2.6 区域油气地质特征 20
2.7 本章小结 22
参考文献 23
第3章 川西高原变质岩区隧道工程有害气体类型和成因 25
3.1 隧址区有害气体现场调查与测试 25
3.1.1 现场调查及取样 25
3.1.2 现场测试 27
3.2 隧道有害气体类型 34
3.2.1 瓦斯（CH4） 34
3.2.2 二氧化碳（CO2） 34
3.2.3 硫化氢（H2S） 35
3.3 室内试验分析 35
3.4 瓦斯气体来源 58
3.5 硫化氢气体来源 62
3.6 二氧化碳气体来源 64
3.7 本章小结 65
参考文献 66
第4章 川西高原变质岩区隧道工程有害气体赋存状态和分布规律 69
4.1 隧道有害气体逸出与分布特征 69
4.1.1 鹧鸪山隧道 69
4.1.2 跃龙门隧道 74
4.1.3 米亚罗3号隧道 78
4.1.4 白马隧道 82
4.1.5 典型工程总结 87
4.2 有害气体运移气固耦合数值模拟 87
4.2.1 计算模型基本假设及参数选取 87
4.2.2 计算模型建立 88
4.2.3 模拟计算分析 89
4.3 有害气体储集和运移影响因素 101
4.3.1 区域构造的影响关系 101
4.3.2 地层岩性的影响关系 102
4.3.3 地应力的影响关系 102
4.3.4 矿产资源的影响关系 104
4.3.5 地下水的影响关系 104
4.3.6 工程类比结果 105
4.4 本章小结 106
参考文献 107
第5章 川西高原变质岩区隧道工程有害气体运聚规律与危害性评价 109
5.1 隧道有害气体运移模式 109
5.1.1 断裂对有害气体运移的作用 109
5.1.2 有害气体运移方式 111
5.2 隧道有害气体聚集条件与富集规律 111
5.2.1 地层岩性 112
5.2.2 地质构造 112
5.3 基于隧道工程的有害气体储量计算模型 114
5.4 掌子面有害气体逸出量计算模型 115
5.4.1 测试结果分析 115
5.4.2 隧道受瓦斯（CH4）危害分析 118
5.4.3 瓦斯（CH4）气体逸出量估算 119
5.5 隧道有害气体逸出速度计算模型 121
5.5.1 隧道穿越岩层情况 121
5.5.2 瓦斯逸出速度估算 121
5.6 变质岩区隧道有害气体危害评价方法和评价体系 125
5.6.1 隧道有害气体运移、富集的主控因素 125
5.6.2 隧道有害气体风险评价指标 127
5.6.3 隧道有害气体风险评价系统 129
5.6.4 隧道有害气体危害评价理论 135
5.6.5 隧道有害气体危害分级标准 136
5.7 本章小结 137
参考文献 137
第6章 川西高原变质岩区隧道工程有害气体危害作用方式和特征 139
6.1 “毒害型”有害气体作用方式和特征 141
6.2 “突出型”有害气体作用方式和特征 143
6.3 “燃爆型”有害气体作用方式和特征 145
6.4 本章小结 147
参考文献 148
第7章 川西高原变质岩区隧道工程有害气体防治对策 150
7.1 勘察设计阶段防治 150
7.2 施工阶段有害气体防治 151
7.2.1 有害气体监测与通风一体化风险管理系统 151
7.2.2 隧道“突出型”有害气体防突措施 158
7.2.3 隧道“毒害型”有害气体快速降毒技术 161
7.2.4 超前地质预报 162
7.2.5 通风措施 163
7.2.6 有害气体的封堵与排放 164
7.3 本章小结 165
参考文献 166
第8章 结论与展望 167
8.1 本书结论 167
8.2 展望 168