岩溶隧道涌突水形成机制及岩壁安全厚度研究

为了分析岩溶隧道涌突水形成机制,探讨防涌突水形成所需的最小岩壁安全厚度,基于莫尔-库伦判据探讨了爆破振动对围岩稳定性的影响,以振动加速度为指标推导了损伤区的分布范围;基于断裂力学理论分析了水力劈裂的启动判据,结合强度准则推导了裂隙带的分布范围;同时考虑施工爆破振动作用和高压水力劈裂作用,进一步分析了启动水力劈裂的条件;基于力学理论分析了隧道岩溶段施工过程中涌突水的形成机制,并提出防涌突水所需岩壁最小安全厚度的理论模型和计算公式。研究结果表明:防涌突水所需涌突水岩壁最小安全厚度由爆破严重损伤区、溶洞周边裂隙区、裂隙扩展区、潜在危险区四部分组成,案例的理论计算值与现场实际安全岩壁厚度值接近。研究成果可为中坝等隧道的安全施工提供依据。     

西双版纳隧道爆破开挖动力学特征及损伤效应

为了研究高地应力作用下软岩隧道的围岩稳定性,以实际工程案例为背景,并采用有限元数值模拟软件ANSYS/LSDYNA和实际监测数据结果,分析了隧道爆破近区距掌子面不同距离处,隧道轮廓面的振动速度分布规律,并结合现场声波测试数据,研究了不同爆破次数作用下,围岩深部不同位置的爆破损伤效应。研究结果表明：(1)在隧道爆破近区,隧道内质点的垂直方向振动速度峰值大于隧道径向方向振动速度峰值大于隧道轴向方向振动速度峰值,并且在隧道质点垂直方向,隧道底板和隧道边墙的振动速度较大,而隧道顶部的振动速度次之,隧道拱肩和拱脚处最小;(2)隧道合振动速度峰值出现在隧道未开挖区,同时隧道未开挖区的质点振动速度衰减较慢;(3)随着爆破次数的增加,围岩不同深度处的声波速度呈逐渐衰减的变化趋势,但爆破振动对于围岩损伤范围有限。     

地铁隧道TBM施工围岩振动效应的数值分析

为分析TBM施工地铁隧道引起的围岩振动效应及其影响,通过数值模拟并结合频谱分析方法,获得地表以及围岩振动的振速峰值和主振频率参数,分析不同掘进速度下TBM施工振动在地表和围岩中的分布,参考爆破安全规程给出的安全允许质点振动速度限值,评估振动影响范围。结果表明:在隧道轴线两侧6D(D为隧道直径)范围内TBM施工振动影响明显,超过6D范围后振动幅值较小,为振动微影响区;随着刀盘掘进速度降低,振速峰值减小,但二者不是线性关系;地表质点振动的主振频率一般在10～25　Hz范围,受掘进速度的影响不明显。     

复杂条件下隧道爆破施工技术方案研究

为研究复杂条件下隧道开挖的爆破技术与爆破安全问题,通过理论计算并以在实际工程中验证,对爆破的方案、减震技术以及具体爆破施工设计进行了详细研究。以某隧道工程为例,制定了该隧道的爆破施工技术方案,选择合适的爆破材料、炮眼直径、深度及掏槽方式;科学合理地确定循环进尺、炮孔深度、掏槽方式、炸药单耗、填塞长度等爆破参数。通过计算研究,给出了光面爆破炮眼具体装药量,并将三种开挖工况下最大单段爆破震动速度值控制在安全范围以内。通过综合应用减震掏槽、毫秒延时爆破、水压光面爆破、设置减震干扰孔等减震技术,有效地减轻爆破震动效应,确保了隧道施工任务的顺利完成。研究所得成果为复杂条件下隧道的爆破设计和施工提供可借鉴的工程经验。     

考虑爆破累积损伤效应的含泥化夹层边坡滑移分析

反复爆破振动是诱发滑坡的重要因素,特别是含泥化夹层的复杂岩质边坡。为揭示多次爆破振动下含泥化夹层复杂岩质边坡失稳破坏机制,根据能量守恒定律,基于Newmark滑块位移法,考虑爆破累积损伤效应,引入泥化夹层强度折减系数,建立了多次爆破振动下含泥化夹层边坡累积滑移量计算和临界爆破振动次数预测方法。探讨了剪切模量、倾角和连续率等泥化夹层参数对多次爆破振动下边坡累积滑移量的影响,并对泥化夹层参数敏感性进行了分析。研究结果表明:（1）考虑爆破累积损伤效应引起的泥化夹层强度参数劣化,边坡累积滑移量计算和临界爆破振动次数预测结果更加合理。（2）泥化夹层参数对多次爆破振动下边坡累积滑移量具有显著影响。随泥化夹层剪切模量的增大,边坡抵抗变形能力增大,累积滑移量减小。随泥化夹层倾角的增大,边坡剪切段滑移量无明显变化,但蠕滑段滑移量明显增大,总的累积滑移量随之增大。泥化夹层连续率越高,边坡累积滑移量越大。（3）参数敏感性分析表明,泥化夹层剪切模量对多次爆破振动下边坡累积滑移量影响最显著,其次是泥化夹层倾角,再次是泥化夹层连续率。     

大型船闸开挖预裂爆破累积损伤特性及隔振效果分析

针对大型船闸预裂爆破开挖时中隔墩振动与损伤控制的问题,依托现场爆破试验,对比分析了不同段主爆孔诱发振动的峰值,采用数值模拟的方式,研究了不同段主爆孔的爆破累积损伤特性,分析了不同损伤范围下预裂缝的隔振效果,并对船闸爆破开挖方案进行了优化。研究结果表明:预裂爆破开挖中主爆孔爆破会对预裂缝附近岩体产生累积损伤,但会增强对后续主爆孔的隔振效果;随着预裂缝附近岩体累积损伤的增加,其隔振效果逐渐增强,并最终稳定在50%左右;爆破振动峰值(PPV)衰减幅度随着损伤宽度的增加而增加,当损伤宽度达到4 cm后,衰减幅度趋于平缓。大型船闸开挖中应综合考虑预裂爆破累积损伤特性及其隔振效果,可采用先拉槽增加侧向临空面与设置施工预裂缝的爆破开挖优化方案,进而保证开挖效果,并降低对保留岩体的扰动。     

公路隧道光面爆破围岩振动衰减规律

为了获得隧道围岩在爆破荷载作用下的振动效应,运用有限元软件ADINA建立隧道计算模型,通过加载简化的三角形等效爆破荷载,模拟了青山隧道Ⅲ类围岩段在单循环进尺为2 m、2.5 m和3 m三种情况下的爆破振动效应,得到了隧道拱顶、拱脚和边墙部位围岩的振动衰减规律。计算结果表明:围岩质点的峰值振速随着与开挖轮廓面距离的增大先急剧衰减后平缓衰减,开挖进尺越大,围岩受到的扰动越大。最后通过满足规范的安全质点振动速度来确定三种开挖进尺条件下的最大段药量大小,为类似隧道钻爆设计的合理性提供参考。更多还原     

复杂岩溶隧道开挖中的光面爆破施工技术

隧道施工中光面爆破是根据隧道地质条件,通过精心设计、施工,严格控制爆炸能释放过程和介质破坏过程,达到预期的爆破效果。光面爆破技术最显著的优点是能控制周边眼炸药的爆破作用,从而减少了对围岩的扰动,保持了隧道围岩的稳定性。就宜万铁路金子山隧道不同地质条件、不同级别围岩(Ⅲ级、Ⅳa级)开挖施工中的光面爆破技术进行了详细介绍,讨论了光面爆破在各种围岩类别中的爆破参数、施工工艺及爆破效果。金子山隧道的施工实践表明,采用合理的光面爆破参数,爆破效果好、安全,而且可减轻隧道的劳动强度、加快工程进度、降低了工程成本,并保证了工程质量,金子山隧道的成功经验可为类似复杂地质条件和围岩情况的隧道施工提供有益的帮助和参考。     

临近已有建筑物控制爆破安全技术

介绍泸定水电站3号施工支洞临近已有建筑物爆破施工的安全控制施工技术,对洞口边坡及进洞口爆破飞石采取在洞口设置安全防护棚的方式进行防护,严格控制进口段施工单响药量,降低爆破振动等安全控制技术,制定严格的措施要求,并在实施过程中进行严格管理和监督。     

糯扎渡水电站地下厂房开挖爆破振动测试

对糯扎渡水电站地下厂房开挖爆破振动测试与控制进行研究,通过现场施工开展有针对性的生产性爆破振动试验,了解装药参数与爆破振动速度衰减的规律,掌握开挖爆破对围岩及其他部位的动力损伤特性,寻求一套科学有效的爆破方法和爆破参数,为保证施工质量及加快施工进度提供科学依据。     

爆破荷载对隧洞围岩稳定的影响研究

该文以数值模拟为主要手段,研究隧洞爆破开挖施工引起的围岩动力响应及其对围岩稳定性的影响.研究表明,隧洞爆破开挖施工时,爆炸冲击荷载会在短时间内造成围岩的破坏,随后主要以爆破振动的形式作用于近区围岩.     

节理岩体隧洞开挖爆破损伤特性及爆破方案研究

隧洞爆破开挖不可避免地会对围岩造成损伤,影响围岩稳定。以玉瓦水电站引水隧洞的钻爆开挖为研究对象,基于三维动力有限元(LS-DYNA)软件,对隧洞围岩在爆破开挖过程中的损伤演化过程进行了模拟分析,重点研究了围岩节理面和开挖程序对爆破损伤演化特性的影响。结果表明:节理面的存在抑制了垂直于节理面方向上的爆破损伤而促进了平行于节理面方向上的损伤演化;爆破开挖程序、循环进尺和单响药量均对围岩损伤有显著影响,施工中采用分层开挖、减小开挖循环进尺、控制单响药量等措施,能够有效地抑制爆破损伤。研究结果对控制隧洞超挖及确保围岩稳定具有重要指导意义。     

沙沱水电站5#坝段抗滑体稳定处理 开挖控制爆破施工技术

沙沱水电站5#坝段坝基存在缓倾角裂隙和软弱夹层及断层构成底滑面的深层抗滑问题,经研究比选方案,确定采用坝下混凝土抗滑体处理方案。本文将重点介绍抗滑体扩挖时为减少对已浇筑混凝土和周边岩石的影响所采用的分区分台阶开挖及施工预裂、减振孔等多项隔振措施进行的控制爆破。其爆破方式、装药量及孔位布置根据现场爆破试验确定,同时不断优化了爆破方案,合理确定了爆破毫秒延时间隔时间,做好了施工过程中的爆破震动监测,安全防护措施,确保了工程施工安全,可供类似工程参考。     

瀑布沟水电站尾水隧洞开挖技术总结

瀑布沟水电站尾水隧洞为特大断面,开挖施工中制定了科学、合理的开挖程序,并通过爆破试验确定了每一种围岩类别的爆破参数,同时,通过原型观测仪器反馈爆破参数是否合理,并在实践中不断优化调整,以期达到最理想的效果。在岩脉及断层等不良地质段,通过超前支护和加固处理两种措施,在尾水洞施工中,对保证洞室和施工安全发挥了很好的效能。     

齐热哈塔尔水电站工程深埋隧洞块状岩体岩爆区施工防护措施

以有效解决深埋隧洞工程施工中高地应力作用下的岩爆问题为目标,结合齐热哈塔尔水电站工程深埋引水隧洞的特点,针对不同位置、不同破坏模式的岩爆特点,采用了短进尺控制爆破开挖,配合应力解除爆破开挖、危石清理及高压水冲洗、及时喷射混凝土覆盖岩面、及时实施防岩爆锚固措施(包括快速锚杆、挂网、钢拱架等)和后续实施系统锚杆支护等一系列施工防护措施。结果表明:在板裂破坏与层裂破坏为主的区域,出现因锚杆角度不合适而出现持续破坏一般发生于中等岩爆区;局部应力集中严重的区域存在不规则块状弹射和剥落现象,一般发生于随机锚杆或系统锚杆的支护区;实际施工中应采用打设应力施放孔、在顶拱和掌子面范围内喷水、及时封闭开挖岩面等预防措施。研究成果可供其他地下工程岩爆区的施工防护参考。     

齐热哈塔尔水电站大深埋长隧洞关键技术难题及对策

齐热哈塔尔水电站工程发电引水隧洞存在隧洞长、埋深大、高地应力、岩爆和高地温等复杂工程地质问题,因此,对隧洞围岩稳定、施工期安全、隧洞支护荷载和衬砌型式等的研究至关重要。通过采用现场围岩变形和地应力释放测试、数值模拟反演分析和衬砌时机试验研究等方法,分析了深埋长隧洞高地应力与岩爆的产生机理、岩爆特征和破坏形式,以及高地温的成因,研究了高地应力、岩爆和高地温对施工、衬砌荷载和衬砌型式的影响。针对上述问题对策如下:对于高地应力围岩洞段,开挖完成后,初期支护采取时间滞后的方式消减高地应力;对于岩爆洞段,采取主动预防措施和强施工支护,确保施工安全,将岩爆发生的可能性及岩爆的危害降到最低;对高地温洞段开挖采取通风、在掌子面和风带口放置冰块、对掌子面和附近岩体喷水等降温措施,而且完善和优化了隧洞一次支护和二次衬砌设计。这些措施保证了引水隧洞的施工和运行安全,对类似地质条件的隧洞工程设计和施工具参考价值。     

玉瓦水电站引水隧洞爆破开挖损伤特性研究

以玉瓦水电站引水隧洞的钻爆开挖为例,选取一典型开挖断面,利用三维动力有限元数值软件(LSDYNA)模拟分析了隧洞围岩在爆破开挖过程中的损伤演化过程,重点研究了围岩中实际存在的节理面以及初始地应力场对于爆破损伤演化特性的影响。研究结果表明:爆破开挖过程中,垂直于节理面方向上的损伤受到了抑制,而平行于节理面方向上的损伤被加剧;在较低地应力条件下,初始地应力场有助于减弱爆破损伤的发展。     

高地应力区层状围岩斜竖井施工爆破数值模拟

为了解决层状围岩爆破开挖断面难成形以及层状围岩在爆破开挖时的超、欠挖的问题,运用三维有限元的分析方法,对布仑口-公格尔水电站斜竖井围岩进行了数值模拟分析.通过对掌子面周边围岩观测点数据分析,得出地应力对爆破震动的一些影响,以及层状围岩圆形断面隧洞最危险的破坏发生区和爆破震动波的传播规律,并对层状围岩圆形隧洞爆破超挖给出具体的建议,为层状围岩爆破开挖的施工和设计提供了参考思路和依据.     

深埋隧洞连续爆破开挖围岩应力演化规律

针对高地应力赋存环境下深埋隧洞连续爆破开挖过程,采用ANSYS/LS-DYNA动力有限元软件模拟分析了围岩应力演化规律。通过对比分析准静态地应力重分布、地应力重分布与爆破荷载耦合作用2种工况,获得了高地应力赋存环境下深埋隧洞连续爆破开挖推进过程中的围岩应力演化规律及影响因素:深埋隧洞围岩主要表现为高地应力作用下的剪切破坏,隧洞连续爆破开挖卸荷过程中地应力重分布是洞壁远区围岩应力场改变的主要原因,炸药爆炸产生的爆破荷载只对炮孔附近的围岩应力产生影响,使炮孔附近围岩产生爆破张拉损坏。就本算例而言,连续爆破开挖卸荷只对掌子面后方约4 m范围内围岩产生影响,连续2个循环进尺后隧洞围岩应力场基本趋于稳定。     

露天边坡爆破施工对下穿隧道扩大段的影响

针对露天边坡与既有下穿隧道的协同爆破施工,为确保上部边坡爆破开挖作用下既有隧道围岩稳定与安全,以某石油储备基地扩建项目为工程背景,利用ANSYS 18. 0建立上部露天边坡与既有下穿隧道协同施工的数值计算模型,研究露天边坡爆破施工对既有下穿隧道扩大段的影响。结果表明:上部边坡爆破施工激发向下传播的初始纵波,随着距离的增加逐渐衰减,到达隧道拱顶自由面折反射形成面波而后在拱与边墙交点处产生叠加现象,导致面波向下传播的规律为先增大后减小。相比于隧道扩挖前,扩挖后隧道断面拱顶质点Z向振动速度峰值提高68. 1%,为7. 58cm/s;拱顶单元动态拉应力峰值提高150%,为0. 45 MPa。根据《爆破安全规程》要求,隧道围岩在上部边坡开挖爆破荷载作用下是稳定的。建议在实际施工中,将隧道扩大段的开挖时序安排在上部边坡爆破施工区域远离隧道扩挖段之后。研究成果对地下近接隧洞爆破施工及隧道扩挖工程具有重要参考价值。