不同埋深对某水电站隧洞围岩流变稳定性影响

在高埋深下进行隧洞的开挖意味着将克服巨大的构造应力与自重应力,而在进行洞室开挖设计中地应力作用也是不容忽视的。因此,基于卸荷岩体理论和流变理论,依托室内流变试验进行了相关流变参数的反演,结合有限元分析软件ANSYS以及有限差分软件FLAC对比分析了不同埋深下隧洞围岩在加衬砌前后的蠕变变形量、塑性区等。结果表明:随着埋深的增加,隧洞周围的卸荷作用会越来越明显;洞室的开挖卸荷及洞侧围岩的共同作用,使得隧洞在埋深由浅及深的过程中经历了从“压力拱”的出现到消失的过程;当埋深增加时隧洞的水平向位移越来越大,洞侧变形将成为影响隧洞稳定的一个主要控制因素。     

阿海水电站导流洞围岩稳定性预测及反馈研究

阿海水电站工程区主要为砂板岩互层状岩体，导流洞部分洞段围岩为相对较软的板岩及具有各项异性的砂板岩互层状岩体。洞室开挖后由于二次应力的分布有可能产生围岩变形，因此对导流洞的围岩稳定性的预测分析对工程具有重要的指导意义。本文利用围岩应变率及围岩单轴抗压强度两种围岩稳定性评价方法，以及对导流洞围岩应力及变形进行有限元模拟分析，并结合施工后导流洞变形监测结果，对整个洞室围岩稳定性进行综合分析评价。     

珠藏洞隧道施工安全监测与评价

为了保证谷城至竹溪高速公路珠藏洞隧道开挖过程中的施工安全,在优化围岩变形的监测方案与预警方法的基础上,对典型监测断面位移量测数据进行了回归分析。分析结果表明,隧道监测断面拱顶沉降和边墙收敛位移累积值均明显小于警戒值,隧道开挖后围岩稳定性较好;隧道围岩变形量和稳定时间与隧道埋深和地质条件密切相关,埋深越大或岩体质量越差,变形越大。     

浅埋压力隧洞抗裂设计数值模拟分析

纵观国内已建大型工程的浅埋压力隧洞,采用抗裂式预应力衬砌形式居多,而对于长距离引水隧洞,如果大范围采用该形式则投资过高。基于裂隙岩体渗流场-应力场耦合理论的有限元方法,对浅埋压力隧洞内水外渗进行数值模拟分析,同时考虑了围岩固结灌浆、地下水位、渗流场变化对围岩的影响,反映了隧洞在开挖、充水、加压过程中围岩应力的变化。验证了孔隙水压力的增减均引起岩体有效应力的减小,岩体呈失稳趋势。围岩覆盖厚度越厚,承担荷载的能力越大。以吉林省中部引松供水工程为例,得出了长距离浅埋引水压力隧洞是否采用抗裂设计,需要结合高压水发生的频率、渗漏量、固结灌浆对提高围岩抗渗性能、岩体渗透压力、有效应力、岩体结构、是否存在排水通道、控制岩体渗漏失稳的状态等因素进行综合分析,确定隧洞衬砌形式。研究结果可为合理确定抗裂设计区段、合理选择隧洞衬砌形式和隧洞埋深提供依据。     

南水北调西线隧洞砂板岩互层围岩稳定性研究

以南水北调西线工程输水隧洞为原型,针对其A围岩为砂板岩互层的特点,通过对实验室测得的岩石力学参数进行折减,利用数值模拟软件3DEC模拟了圆形无支护隧洞围岩应力应变随埋深、岩层倾角、洞径等因素改变而变化的规律,最后与地质探洞的现场观测结果进行了对比。得出结论：随岩层倾角的改变,隧洞围岩的最大位移值和塑性区范围都发生了变化,倾角为0°时,隧洞围岩自稳性最好,倾角为45°时,隧洞围岩稳定性最差;岩层倾角的变化对板岩的影响较大;随着埋深、洞径的增加,围岩的破坏形式由局部劈裂剥落向塑性挤出、膨胀坍塌转变。     

浅谈TBM施工输水长隧洞的关键技术

山西省万家寨引黄工程是从黄河万家寨水利枢纽取水，贯穿山西省北中部地区，解决太原、朔州和大同3个主要工业城市水资源紧缺问题的一项大型跨流域引水工程。引黄工程一期工程共开凿25条隧洞，总长约162km。使用TBM开挖衬砌的8条隧洞，总长122km，其中长度10km以上的有5条，最长的42．8km。先后采用了6台双护盾式全断面岩石掘进机进行输水隧洞施工，在TBM施工中，克服了高埋深、大涌水、Q2、Q3、N2土层、砂卵石层、大断层、溶岩、煤层等复杂地质条件带来的诸多困难，特别是有效解决了长输水隧洞的一系列关键技术问题，本文就这些问题进行总结和讨论。     

埋深及断面尺寸对隧洞围岩稳定性的影响

埋深及断面尺寸是影响隧洞围岩稳定性的重要因素.基于卸荷岩体力学理论,利用有限元分析程序ANSYS和大型岩土工程差分软件FLAC3D,对不同埋深和不同断面尺寸隧洞围岩的稳定性进行了模拟分析.结果表明:随着埋深的增大卸荷作用对隧洞围岩变形的影响越来越大;在埋深由小变大过程中,围岩经历了“压力拱”出现和消失过程;断面尺寸对浅埋隧洞围岩稳定性的影响较小,对深埋隧洞围岩稳定性有较大影响,并且随着埋深的变化其影响表现出不同的规律.     

浅埋引水隧洞穿越第三系变形特征研究

针对滇中引水工程浅埋第三系软岩隧洞的变形问题,选取柳家村隧洞进口段建立数值模型,研究了浅埋第三系软岩隧洞在开挖和支护后的变形破坏特征。结果表明:影响隧洞变形破坏的主要因数是围岩强度和隧洞埋深。隧洞开挖后,由于隧洞后段的围岩强度比隧洞前段大,在隧洞后段的变形量要大于隧洞前段的位移量,塑性区的分布范围也比前段广。支护后,隧洞的径向变形量和塑性区分布都得到了很好的控制,支护效果明显。在浅埋第三系洞段,开挖后的变形量与隧洞埋深有一定关系,即埋深相对较大洞段,开挖后的变形量也更大,在此洞段,应加强支护。研究成果对引水工程中的浅埋第三系软岩隧洞施工提供指导。     

侧压力系数对节理岩体隧洞位移响应模拟研究

侧压力系数对隧洞围岩稳定性的影响较为显著,并且与隧洞的断面形式也有一定的关系.隧洞围岩位移变化量在一定程度上又反映了隧洞围岩的稳定性情况.本文建立了三种断面形式的节理岩体隧洞模型,分别对它们处于不同埋深、不同侧压力系数下的位移响应进行模拟分析,归纳出三种断面形式的隧洞在侧压力系数变化下的响应规律.通过算例总结可知,在同一侧压力系数下,埋深越大,隧洞关键点位移都会增大,在侧压力系数较大时,位移受埋深增加影响较显著;在同一埋深下,侧压力系数较小时,隧洞围岩位移受侧压力系数影响也较小,当侧压力系数较大时,隧洞围岩位移变化较明显;当埋深和侧压力系数均取最大值时,不同断面隧洞的最大位移关键点所处的位置不同.本文的模拟可以为不同埋深、不同侧压力系数下的隧洞选择断面形式提供参考,也可以为节理岩体隧洞开挖支护提供指导.     

调水总干渠引水隧洞复杂地质条件下ＴＢＭ卡机分析及脱困技术研究

针对青海引大济湟调水总干渠引水隧洞ＴＢＭ掘进机在特大断层、高海拔、大埋深等不良地质条件下工作卡机、掘进速度慢的技术难题,结合现场地质、岩性和ＴＭＢ机工作特性,对卡机原因进行了分析研究,并由此提出相应脱困措施与应用技术。研究表明,特大断层开挖面塌方及高地应力造成的围岩过大收敛变形,是造成掘进机卡机和设备损坏的根本原因。短进尺、强支护、超前物探和实时变形监测是规避卡机的有效措施。卡机后应进行临时顶拱及方木支护,按照前盾脱困－支撑盾至尾盾支护变形置换的步骤进行脱困施工。     

复杂地质区TBM卡机成因分析及脱困技术

N-J水电站工程地处喜马拉雅山南麓,电站引水隧洞埋深大、地质条件复杂。其引水隧洞的某双线洞段采用2台开敞式TBM掘进,因遭遇剪切破碎带、软弱围岩、地下渗水的共同作用,在掘进过程中围岩发生较大规模塌方,出现卡机事故。通过对该洞段地质条件的综合分析,有针对性地提出了在护盾顶部人工开挖小导洞的脱困方案,最终使TBM顺利脱困。为TBM在类似不良地质围岩洞段的施工提供了宝贵经验。     

天生桥一级水电站导流隧洞勘察与施工

分析了导流隧洞通过抗压强度较低的泥岩，导流隧洞开挖中岩体受到扰动、一次支护不及时、岩体松驰变形逐渐增加，导致围岩失稳塌陷，提出在导流隧洞开挖的过程中，一次支护及时适当、新奥法施工、围岩变形监测是阻止围岩变形失稳行之有效的主要措施。     

基于Phase2软件的浅埋隧洞不同围岩自稳能力分析

针对浅埋隧洞不同岩体围岩的自稳能力问题,文章利用有限元分析软件Phase2,以二甲沟水库引水隧洞工程为研究对象,研究无支护情况下浅埋半圆直墙拱型隧洞在粉质黏土、强风化花岗岩和弱风化花岗岩三种不同围岩条件下的自稳能力,求得了三种岩体的围岩应力和变形结果,并依据应力和变形结果分析三种围岩的自稳能力,为类似浅埋隧洞工程岩体开挖支护设计及施工提供参考和借鉴。     

蚀变岩体隧洞围岩变形响应模拟研究

蚀变岩体是影响隧洞围岩稳定和变形的重要因素,为分析蚀变岩体对围岩变形的影响,在有限元理论的基础上,选择最常见的城门洞形隧洞为研究对象,对围岩变形进行模拟,对比分析了正常微风化岩和3种蚀变岩隧洞洞室顶拱和侧壁的位移,结果表明:蚀变程度不同,无论是顶拱还是侧壁围岩的位移不同,蚀变越严重围岩位移越大;岩体一旦蚀变后,一定范围内顶拱和侧壁围岩位移变化具有相同的趋势,蚀变越严重,位移量越大;隧洞不同部位对蚀变影响的敏感程度不同,顶拱位移比洞室上下游侧壁的大,是变形观测和围岩支护的关键部位。     

敞开式TBM超前地质预报探测

目前岩石隧洞开挖施工多采用人工钻爆法、硬岩掘进机(TBM)等。在敞开式TBM施工中,初期支护只能从围岩顶护盾揭露出来的地质,才能采取常规的锚喷支护,为减少遭遇不可预期不良地质对施工干扰的影响,对隧洞开挖掌子面前方围岩实施超前探测,拟采用TSP、TRT、地质雷达综合超前探测手段。     

锦屏二级水电站引水隧洞钻爆法开挖技术

高埋深产生高地应力,高地应力除引发岩体脆性变形发生局部坍塌、大面积垮塌等现象外,在完整围岩洞段易产生形式为剥落、松脱、弹射的岩爆,是岩体破坏的主要原因.本文基于锦屏二级水电站引水隧洞的爆破开挖方式及钻爆参数的不断优化,达到了引水隧洞安全、快速掘进的目的,获得了高埋深、大洞径隧洞各类围岩特别是软岩、断层破碎带、岩爆洞段的...     

某隧洞软弱围岩变形特性测试与分析

全面介绍了某水工隧洞软弱围岩松弛变形测试、围岩表面收敛变形监测及对岩体内部岩石位移变化情况监测所采用的技术方法,通过现场测试取得了较为翔实的资料,经分析围岩波速及其松弛厚度变化特征、围岩变形量、变化过程及持续时间,得出该区隧洞埋深在300 m以下的洞段,Ⅲ、Ⅳ1、Ⅳ2类围岩松动圈厚度一般在1 m左右,围岩的变形量主要发生在开挖后的40~50 h以内,且初期变形速度较快。因此,隧洞支护应在围岩未发生充分变形的情况下进行,分析认为该区隧洞Ⅳ2、Ⅴ类围岩支护时间宜在开挖后数小时内完成,而Ⅳ1类围岩可在开挖后数小时至十几个小时内完成,最长不宜超过1 d。通过探讨隧洞及高压管道围岩变形规律及发展趋势,预测围岩稳定状态,为修正原设计支护类型和参数以及合理选择一次支护时机、优化衬砌类型等提供科学依据。     

某引水隧洞深埋软岩洞段围岩变形量敏感性分析

通过深入分析西南某深埋长引水隧洞软岩洞段地应力钻孔实测资料,得到了水平构造应力侧压系数随隧洞埋深的变化规律。在此基础上,采用快速应力边界法开展数值计算,探讨洞型、围岩类别、埋深等因素对该段围岩变形量的影响及其变化规律,开展了围岩变形量敏感性分析。结果表明,该洞段围岩变形量随围岩类别降低而增大,随埋深增加而增大。研究成果可为该类隧洞深埋软岩洞段开挖支护设计提供借鉴。     

高地温影响下的水工隧洞围岩应力变形规律分析

针对高地温环境下的水工隧洞,从平面空间角度出发,对不同方位路径、围岩深度、温度变化、地层深度、侧压力系数影响下的隧洞围岩应力变形特征进行研究。结果表明:隧洞开挖面处径向应力为零,离开挖面越远围岩径向应力就越大,隧洞开挖后围岩位移最大值位于拱顶处。围岩深部温度变化会对开挖面位移产生较大影响,对隧洞拱顶及洞底位移的影响尤其显著。隧洞所处地层深度对隧洞侧墙环向应力的影响明显,隧洞埋深越深,侧墙环向应力越大;隧洞拱顶位移最大,洞底处次之,侧墙中部最小。不同侧压力系数下,隧洞开挖面环向应力在侧墙处最大,而位移在侧墙处达到最小,隧洞开挖面环向应力关于隧洞水平轴线呈上下对称。     

断裂破碎带围岩松动区隧洞开挖应力变形特性分析

隧洞开挖过程中穿越断裂破碎带时,由于岩体条件差,在施工方式扰动下普遍会引起围岩出现松动圈,甚至坍塌。为厘清隧洞开挖过程中围岩松动圈应力及变形变化规律,以哈密抽水蓄能电站通风兼安全洞为例,建立三维数值计算模型,采用有限差分法,分析了断裂破碎带围岩松动圈隧洞开挖支护过程中围岩径向应力、变形及塑性区变化规律。结果显示顶拱径向应力主要集中在松动圈前端,且下半层的开挖对其应力影响较小;隧洞上、下半层开挖对拱顶径向变形规律一致,均沿开挖深度呈抛物线型分布,且最大值均位于松动圈前端;开挖完成后,不同部位围岩的变形大小关系为拱顶 ＞边墙中心 ＞拱肩;围岩塑性区主要分布在边墙和底板周围,且均为剪切塑性破坏,因此施工过程中还需加强边墙和底板处的支护措施。研究成果可为断裂带围岩坍塌形成松动圈隧洞支护设计提供参考。