滇中引水工程香炉山深埋长隧洞主要工程地质问题

香炉山深埋长隧洞是滇中引水工程总工期控制性工程,隧洞总长62.596 km,最大埋深1 450 m,具有线路长、埋深大、勘察研究范围广、地质构造背景与岩溶水文地质条件复杂、地下水环境影响敏感等工程特点。勘察期通过大范围线路比选和综合勘察测试研究,逐步选定了隧洞线路并基本查明其工程地质与水文地质条件,对隧洞高地震烈度区抗震与穿越活动性断裂抗断问题、涌突水(泥)与地下水环境影响问题、高地应力与硬岩岩爆及软岩大变形问题、高外水压力问题及穿越煤层、膨胀土特殊岩土工程地质问题等进行了深入分析,为隧洞工程设计、施工提供了可靠的技术支撑,为类似深埋长隧洞的相关研究提供参考。     

岩溶区深埋隧洞水文地质概念模型及突水模式

针对岩溶地区复杂的水文地质条件,以建立岩溶区域水文地质概念模型和典型隧洞突涌水概念模型为目标,通过分析贵州夹岩深埋长引水隧洞工程区的岩溶水文地质资料,结合地层结构、岩性组合、地貌特征等因素,研究该工程区内岩溶地下水的补、径、排关系。在此基础上,依托实地调查的典型涌水支洞,分析研究了不同情形下涌水量对降雨事件的响应,总结得出典型岩溶隧洞突涌水模式分为断裂构造与暗河联合控水模式、岩溶管道控水模式和层理面控水模式,并提出了相应的预防及处理措施。对典型1#支洞不良地质段采取掌子面灌浆封堵措施,有效阻止了重大突涌水事件的再次发生。     

示踪试验在复杂岩溶区工程中的应用

以滇中引水工程某深埋长隧洞为依托,在较深入了解研究区水文地质及工程地质条件的基础上,选取线路对地下水环境影响较大的区域进行示踪试验,通过试验不仅较清晰地查清了地下水运移通道,而且较为准确地查明了研究区地下分水岭,最终为线路的选择提供了合理、准确、可行的依据。     

西南某大型引水工程关键地质问题初步研究

西南某大型引水工程地处我国青藏高原南缘，输水总干渠长达660 km，跨越3个一级大地构造单元，地质构造背景与地震地质条件复杂。为论证工程的可行性，结合工程可行性研究阶段成果，对线路区穿越活动性断裂建筑物的抗震与抗剪断问题、隧洞涌水突泥与地下水环境影响问题、深埋隧洞关键地质问题、软岩等特殊岩土工程地质问题等进行了初步研究。结果表明，这些关键地质问题在部分线路段较为突出，但均可通过工程措施予以解决。对后续深化研究工作提出了相关建议。      

西南岩溶区深埋隧洞水文地质概念模型及突涌水研究

针对岩溶地区复杂的水文地质条件,以建立岩溶区域水文地质概念模型和隧洞涌水预测方法为目标,通过分析贵州夹岩水利枢纽工程深埋长引水隧洞工程区的岩溶水文地质资料,结合地层结构、岩性组合、地貌特征等因素,研究该工程区内岩溶地下水的补给、径流、排泄关系。在此基础上,依托实地调查的典型涌水支洞,分析研究了不同情形下涌水量对降雨事件的响应,总结得出岩溶隧洞突涌水模式。针对不同突涌水模式的特点,提出了相应的涌水量计算方法与处理措施。结果表明:岩溶隧洞突涌水模式可以分为岩溶管道控水模式、层面控水模式和断层带与暗河联合控水模式;岩溶管道控水的猫场隧洞4#支洞涌水对降雨响应迅速,宜采用水均衡法估算涌水量,层面控水的水打桥隧洞2#支洞涌水受岩体渗透各向异性影响较大,宜采用岩体渗透性各向异性的有限元渗流分析方法预测,而断层带与暗河联合控水的水打桥隧洞4#支洞涌水主要由断层从暗河导入,可采用三维有限元渗流场计算分析预测其涌水;采用上述方法对典型支洞涌水预测的误差分别为6.97%、4.81%、1.13%。研究成果对于岩溶区深埋隧洞工程的建设具有一定借鉴意义。     

滇中引水工程昆呈隧洞岩溶水文地质问题研究

通过对昆呈隧洞工程区岩溶发育规律,地下水系统的补给、径流、排泄及岩溶管道系统发育下限研究,昆呈隧洞处于各岩溶水系统强径流区水平径流带中,溶蚀强烈,多为水平岩溶形态,隧洞穿越可溶岩地层所引起的涌水、突水和突泥问题较为突出。针对不同的岩溶灾害类型,结合超前地质预报对隧道涌突水进行注浆堵水加固,满足隧道的安全开挖施工要求。     

复杂岩溶区深埋长隧洞涌水量预测分析

涌突水是深埋长隧洞施工中最为突出的地质灾害之一,尤其是在岩溶发育地区,做好涌水量预测分析是保证施工安全的前提。以滇中引水工程某深埋长隧洞为例,基于地下水模型系统软件GMS,并结合隧洞穿越段地下水含水介质特性、岩体水文地质结构、地下水流动系统特征、地下水化学及其环境特点,建立了三维渗流场数值模型,经与传统经验公式相比较,对计算结果的差异性进行了分析,验证了数值计算方法的可行性。最后利用该模型对隧洞施工期不同工况下的涌水量进行了预测分析,并对周边地下水的影响进行论证,为工程设计和施工提供了科学的参考依据和技术支撑。     

基于地下水环境影响的隧洞选线研究

为解决隧洞建设对周边地下水环境影响的问题,以滇中引水工程海东隧洞为研究对象,利用专门水文地质调查测绘、勘探、观测等技术手段,以及解析法、数值法等研究方法,对线路区岩溶水系统水文地质特征及与周边地下水环境的影响关系开展了系统研究,从地下水环境影响角度对海东隧洞选线方案进行了合理优化,推荐选择对地下水环境影响较小的B线方案。此案例剖析为引调水工程隧洞方案比选的分析评估思路提供参考。     

深埋长隧洞施工安全监测

深埋长隧洞与常规隧洞相比，要在设计阶段就准确掌握和预测其在施工阶段及运行过程中的变化情况，几乎是不可能的，因此安全监测必须贯穿于工程建设的始终，其是隧洞施工期和运行期安全评价必不可少的组成部分。受线路长、地质情况复杂、不可预见性强等因素影响，对深埋长隧洞安全监测系统的建设提出了新的、更高的要求。依托夹岩工程骨干输水区深埋长隧洞的工程实践，不断探索与优化安全监测工作，为工程建设过程中应对涌水、突泥、塌方、围岩变形等不利工况发挥了积极作用，在监测设计、仪器选型与检验、仪器埋设安装及保护、资料分析反馈等方面总结出了一些很好的经验，以期为类似工程提供参考借鉴。     

天生桥二级水电站Ⅰ号隧洞外水压力分析

天生桥二级水电站引水隧洞布置在岩溶地下暗河十分发育的可溶岩体之中 ,隧洞沿线地质条件极为复杂 ,不仅存在岩溶稳定及岩溶涌水地质问题 ,而且高外水压力荷载对引水隧洞的设计及运行安全影响极大。因此 ,对深埋隧洞的外水压力值的正确和评价 ,是关系到隧洞工程成败的关键问题之一。文章较详细地分析了地下水的形成及运动特征 ,对Ⅰ号隧洞的外水压力值进行了确定和评价。经近 6年运行检验 ,证实对该隧洞外水压力值的确定和评价是符合实际情况的。     

滇中引水工程香炉山隧洞勘察关键技术

滇中引水工程地质构造背景与地震地质条件极为复杂。香炉山隧洞全长62.60 km,最大埋深1 450 m,穿越滇西北横断山脉及金沙江与澜沧江两大流域分水岭,跨越多条区域性深大断裂,是滇中引水工程中单洞最长、埋深最大隧洞,也是目前国内在建水利工程中施工难度最大、地质条件最为复杂的大深埋超长隧洞。结合香炉山隧洞复杂地质条件、存在的主要工程地质问题,以及可能产生的地下水环境影响风险,系统地总结了香炉山隧洞勘察研究过程中采用的基于3S技术的地质遥感解译、大地电磁测深、千米级深孔勘探测试、复杂岩溶区大埋深超长隧洞选线、地下水三维渗流场数值模拟等勘察关键技术和研究方法,创新性地研发了千米级深孔地应力测试技术、深部岩体水文地质参数测试技术以及适用于复杂地质条件下大埋深隧洞的超前地质预报关键技术;形成了一套较为系统、全面的大埋深超长隧洞勘察关键技术研究方法,为类似工程勘察研究工作提供了重要参考及借鉴。     

深埋特长引水隧洞岩爆预测与防治探讨

岩爆作为深埋长大隧洞开挖的常见地质灾害,极大地威胁着施工人员及设备的安全。本文在分析岩爆易发条件争易发时间的基础上。结合锦屏4#引水隧洞工程实例,对深埋特长引水隧洞岩爆预测与防治措施进行了综合阐述。对今后类似工程的施工起到一定的指导和借鉴作用。     

TBM施工深埋水工长隧洞围岩综合分类研究

目前常用的水工隧洞围岩分类方法主要是在浅埋隧洞和钻爆法施工的基础上建立的,在隧道掘进机(TBM)施工的深埋水工长隧洞应用中存在不足。在对国内外常用的围岩分级和分类方法进行统计的基础上,结合深埋水工长隧洞的特点以及TBM施工中可能遇到的主要地质问题进行分析,选取了围岩稳定性、高地应力风险、地下水风险和TBM施工围岩可掘性等作为评价隧洞围岩性质的主要因素,提出了一种既能描述隧洞围岩稳定性,又能描述地质风险类型及等级的TBM施工深埋水工长隧洞围岩综合分类方案。该方法已在新疆某输水工程中进行实践应用,取得了良好的应用效果。研究成果可为深埋水工隧洞开挖和支护设计提供技术支撑,为TBM选型及施工中可能遭遇的地质风险采取处理针对性措施提供依据。     

川东褶皱带明月峡背斜区地下岩溶发育规律

川东隔挡式褶皱带一直是四川、重庆东西向交通通道的天然屏障,隧道可快速穿越褶皱山区,但其在建设时却常常遭遇岩溶涌突水等地质灾害,威胁着施工人员安全与生态地质环境。通过分析川东明月峡背斜区各类排泄基准面控制的地下水循环模式,研究了明月山及所在的川东地区地下岩溶发育规律及岩溶发育深度。结果表明:川东及明月峡背斜区主要可分为贯穿河谷型、横向深切沟谷型、横向浅切沟谷型3类排泄基准面控制的地下水循环模式;在贯穿河谷控制的地区,岩溶向深发育;横向深切沟谷控制的地带,岩溶也具有一定向深发育的能力,岩溶发育深度一般在沟谷之下200~500 m;横向浅切沟谷密集发育的地带地下岩溶发育深度大致在200 m以内。研究结果对于预测与规避川东地区隧道建设时面临的岩溶涌突水灾害及减小其对地质环境的影响有参考价值。     

偏桥水电站引水隧洞衬砌结构设计与优化

偏桥水电站是一座长引水式（引水隧洞长7.432 km、压力钢管长530 m）中高水头（额定水头198 m）电站。隧洞沿线山高坡陡埋深大、工程地质条件较复杂。在引水隧洞施工开挖过程中,根据实际揭示的地层岩性、围岩风化程度、岩爆程度、地下水发育等情况,在充分利用洞室围岩的自稳、承载、抗渗能力的基础上,对洞室横断面衬砌结构形式进行实时调整优化,达到简化施工程序、缩短工期、节约投资的目的,顺利通过了水电站初期引水发电的考验。     

云南省岩溶水开发利用条件分析评价

本文在论述云南省岩溶水文地质特征的基础上，将岩溶区归纳为山间盆地、峰洼(谷)地、山间河谷和深埋藏4类基本的水文地质单元，提出了各类型岩溶水适宜的开发方式。并根据岩溶区地质环境条件和岩溶水开发条件的差异，将云南省的岩溶区划分为5个大区，分别对各区的岩溶水资源及开发环境和条件进行了分析评价，提出了岩溶水有效开发利用的建议。     

长大深埋水工隧洞设计关键技术研究与实践

在分析我国长大深埋隧洞发展历程及研究现状的基础上,阐述了长大深埋隧洞工程遇到的主要工程地质问题,并结合多年积累的调水工程设计、施工、管理等经验,总结已完工及在建的高埋深长隧洞遇到的实际情况,针对突涌水、突泥和涌砂、岩爆、围岩大变形、高地温、高地应力、高外水等多种极为复杂的工程地质问题进行了分析和探讨。结果表明:在长大深埋隧洞设计前期,结合工程主要地质问题进行TBM设备选型至关重要;设计及施工过程中采用数值模拟、试验研究、超前地质预报、现场监测等手段,对高外水、软岩大变形、岩爆、高地温等不良地质洞段进行分析研究并动态调整设计;不良地质条件掘进易采用三低(低推力、低转速、低贯入度)、一快(快速掘进)、一连续(掘进)、宁慢勿停的掘进原则,可以避免国内外类似工程灾难性的后果发生。     

岩溶富水隧道超前地质预报技术——以宜(昌)万(州)铁路金子山隧道为例

岩溶富水隧道施工中对隧道掌子面前方一定范围内的地质情况进行超前探测和预测预报是保证隧道施工安全的关键技术。在宜万铁路金子山隧道岩溶富水区施工中,引进了TSP203隧道地质超前预报系统、红外线测水仪等先进仪器进行多途径超前地质预报。针对当前物理探测存在的多解性的特点,在施工实践中逐渐形成了以中长超前物探和超前水平地质钻探验证为主,辅以短距离地质素描超前分析和施工前超长炮孔加密确认的“多阶段、多手段、多层次”的“综合立体式超前预报技术”。以此技术为依托对强岩溶区富水隧道施工进行超前地质预测、预报,成功地穿越了金子山隧道进口工区岩溶富水带。     

综合超前地质预报在大秦岭隧道中的应用

高风险隧道由于其穿越地区的地质条件比较复杂,在施工中容易遭遇断层、褶皱、高地应力、岩溶含水层等不良地质体的破坏,造成围岩失稳、突涌水、岩爆等地质灾害,因此在隧道施工前查明隧道前方的不良地质体,采取合理的支护措施,对保障隧道安全施工十分重要。西成客运专线大秦岭险隧道由于穿越的地区地质条件极其复杂,断层、褶皱、富水带等不良地质体发育,为全线设计、建设的难点和重点区域,被划为高风险隧道。为了保障隧道施工能顺利通过不良地质体区域,大秦岭隧道超前地质预报采用地质编录与物探法(TSP、地质雷达)相结合的综合预报技术,成功地预测了前方的不良地质体,为隧道施工提供了有效指导。