科技创新助力隧道工程：从灾害防控到智能施工

科技创新助力隧道工程：从灾害防控到智能施工

近年来，随着我国基础设施建设的快速发展，隧道工程在复杂地质条件下面临的挑战日益严峻。从断层破碎带突涌水到岩爆，从砂卵石地层到层状软岩，各种地质灾害给隧道施工带来了巨大的安全风险和经济损失。然而，科技创新正在为这些难题提供新的解决方案。

《特殊地质条件下公路隧道灾害防控关键技术研究及应用》一书，以海南省五指山—海棠湾高速公路工程五指山特长隧道、湖北省武十高铁十堰北站—武当山站城市快速路项目以及青海省国道310线循化—隆务峡段公路项目等复杂地质环境下的公路隧道为工程背景，系统研究了隧道灾害防控技术。该书针对隧道断层破碎带突涌水、岩爆、砂卵石地层及层状软岩等灾害，提出了多项创新性的防控技术和施工方法。

例如，在断层破碎带突涌水灾害防控方面，研究团队开发了突涌水灾害等级评价体系和风险分级应对措施。通过数值模拟和现场监测，他们提出了断层破碎带注浆堵水关键技术，成功解决了多个工程中的突涌水问题。在岩爆防控方面，研究团队基于现代系统科学和非线性理论，建立了岩爆预测模型，并提出了多种岩爆防治措施，为隧道施工安全提供了重要保障。

山东大学和浪潮云信息技术股份公司合作开发的岩土工程领域大模型与灾害预控数字孪生平台，为隧道工程的安全施工提供了强有力的支持。该平台通过地质统计学、流体力学、计算机科学及信息科学等多个学科的联合研究，实现了地下工程灾害的智能防控和数字化治理。

平台具有岩性智能识别、超前地质预报、灾害风险评价、注浆控灾模拟等功能，能够有效提升隧道施工的安全性和效率。例如，便携式岩性智能识别设备可以在工程现场实现岩体岩性智能感知，显著提升了岩性识别的准确性和效率。基于多源数据融合的超前地质预报成像技术，实现了精确的灾害超前感知。注浆全过程模拟软件系统则为注浆方案设计和工艺优化提供了理论依据。

这些新技术在实际工程中的应用效果显著。以新疆某引水工程为例，通过岩土工程领域大模型与灾害预控数字孪生平台，成功准确识别岩性里程超过9公里，识别断层破碎带、蚀变岩体、富水岩体等不良地质体23处，避免了重大灾害的发生，保障了隧道安全掘进，共计节支救灾投入费和工期延误费近5000余万元。

此外，中铁西北科学研究院有限公司的“一种模拟膨胀性地层隧道底鼓试验装置”专利，也为复杂地质条件下的隧道研究提供了新的解决方案。该装置通过模型箱和拉力加载框的设计，能够更真实地模拟地下膨胀性地层对隧道的影响，为隧道设计和施工提供重要支持。

随着智能化技术的进步，结合AI技术的隧道试验装置将在多个方面得到应用。例如，利用数据收集与分析技术，研究人员可以在试验过程中实时监控并记录实验数据，以便进行更深入的分析和建模。这样的智能化趋势预计将引领隧道工程向更高效、更安全的方向发展。

总之，科技创新正在为隧道工程的安全施工和效率提升提供新的动力。通过不断研发和应用新技术，我国的隧道工程建设必将迈向新的高度。