锦屏二级水电站西端引水隧洞主要施工技术

锦屏二级水电站4条引水隧洞单洞长度约16.67 km,开挖洞径13.0~13.8 m,埋深1 500~2 000 m,水文地质条件复杂,具有长洞线、高埋深、大洞径的特点。针对具体施工条件制定并实施了超前地质预报、岩爆防治、突涌水处理等技术措施,并引进了世界先进设备,自主研发水平曲面滑模,较好地解决了高埋深、高地应力、大流量突涌水、强岩爆等问题,可供类似工程借鉴。     

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。     

隧洞有机仿钢纤维喷射混凝土研究与应用

锦屏二级水电站引水隧洞埋深大(最大埋深2 500 m左右)、地应力量级高,隧洞开挖以后围岩普遍出现破裂损伤,严重时出现片状破坏和波速显著降低等现象。普通喷射混凝土施工存在一次性喷射厚度不够、需反复施喷、喷层易脱落、同围岩粘聚力不满足设计要求、岩爆洞段抗冲击韧性不足等问题。根据喷射混凝土配合比优化试验成果,选用了纳米有机仿钢纤维混凝土作为引水隧洞工程主要喷射混凝土类型之一,主要应用于TBM掘进洞段、钻爆法潜在岩爆洞段、或高应力问题突出的洞段,可实现快速支护、起强快、回弹少,且具有较强的抗冲击韧性,对地下水发育洞段也较适应,对隧洞安全快速掘进具有重大意义。     

秦岭隧洞岩爆应力解除爆破及支护参数优化

针对引汉济渭工程秦岭隧洞具有超长、大埋深、地质条件复杂、高地温、高地应力、施工通风及运输距离长等特点,开挖施工过程中岩爆的预防和处理是难点,在施工过程中,运用理论分析及现场试验等方法,通过对开挖前岩爆产生地段的预报解除和开挖后支护参数优化,减小岩爆对工程安全和进度的影响。以引水隧洞4号支洞的开挖段为试验段,采集开挖过程中发生岩爆的信息,通过微震监测预报数据,对应力解除爆破前、后监测数据进行对比分析,进行岩爆段开挖前应力解除爆破和开挖后支护参数优化,提出轻微、中度、强烈岩爆的有效防治措施。结果表明:应力解除施工方案可以避免或大幅降低岩爆的发生概率、烈度与规模,具备对应力集中部位预测准确、应力解除到位、解除效果可靠的优点,同时在开挖后对轻微、中度、强烈岩爆段采取不同支护参数,能够有效地减小岩爆造成的破坏,保证隧洞围岩稳定和地下结构安全。     

深长隧洞施工岩爆及其预测与防治

对于深长隧洞工程,岩爆及其导致的围岩稳定性问题是影响工程建设和安全运行的重要问题。在高地应力条件下脆性岩体开挖过程中经常遇到岩爆,如齐热哈塔尔引水隧洞开工1年来,已经累计有约600m洞段发生了轻微一中等岩爆,造成一定的工期延误。通过研究岩爆工程实例,结合开挖过程对本工程岩爆特征进行分析,对不同桩号的岩爆强度进行预测预报,并讨论了不同等级岩爆的防治措施。     

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...     

锦屏辅助洞岩爆的爆破主动控制实践

以横穿锦屏山脉、平均埋深达到1 500~2 000m的锦屏辅助洞爆破开挖过程中岩爆控制为背景,介绍了辅助洞沿线岩爆分布规律及基于应力解除爆破和控制爆破技术的岩爆控制措施。辅助洞岩爆的沿线分布表明:施工过程中岩爆的防治应该一方面改善围岩应力集中的程度,另一方面降低岩体的储能能力。强烈和极强岩爆洞段应力解除爆破应特别重视掌子面前方和两侧围岩中应力集中区的解除,爆破孔的间距宜在1~2m之间,不宜过大,否则将影响应力解除的效率和效果。另外,通过改善洞室周边轮廓形状、调整钻孔作业顺序和控制爆破进尺在2m以内等措施,改善了应力状态、减小了爆破扰动,对控制强烈岩爆和极强岩爆发生的频率和等级起到了积极作用。对类似深埋隧洞开挖过程中的高应力动力破坏控制具有一定的参考价值。     

吉林省中部城市引松供水工程引水隧洞岩爆初步预测和工程对策

从分析深埋隧洞（埋深〉300m）工程地质条件入手，结合地应力测试值，通过反演得出隧洞区初始应力场，在此基础上通过计算获得开挖后洞周围应力值。以此为依据，结合室内岩石试验和不同岩爆判别准则，给出勘察设计阶段隧洞产生岩爆的可能性及级别，并在设计中提出相应对策。     

基于微震监测的深埋隧洞岩爆微震事件时空分布特征研究

双江口水电站进厂交通洞最大埋深达500 m,最高地应力水平达到38. 8 MPa,强度应力比偏低,极易发生岩爆。针对上述情况,采用微震监测技术进行稳定性及岩爆灾害监测,研究分析进厂交通洞在开挖过程中岩爆微震事件时空分布特征,进而识别和圈定进厂交通洞岩爆灾害和围岩稳定性的风险部位,反演围岩应力集中区域。结果表明,对隧洞岩爆微震事件进行时空分布特征分析,可以很好地预测现场岩爆情况并为调控现场施工进度和下一步施工计划提供参考依据。该研究成果可为其他类似工程提供一定的借鉴。     

长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室丁秀丽率科研团队赴新疆某大埋深输水隧洞工程现场调研

正国家重点研发计划课题"大埋深隧洞围岩大变形及岩爆预测与防控技术"由长江科学院牵头负责,由新疆伊犁河流域开发建设管理局、中水北方勘测设计研究有限责任公司等10家从事长距离调水工程的建设管理、设计、施工、科研单位及高校参加,重点研究大埋深隧洞高地应力和地下水作用下软岩大变形发生机制与预测方法、水岩作用效应与分析方法、隧洞软岩大变形控制的成套技术与评价方法、高地应力下硬岩岩爆的预测预报及防治技术等。新疆某大埋深输水隧洞工程是     

天生桥二级水电站Ⅲ号引水隧洞工程地质问题综述

天生桥二级水电站Ⅲ号引水隧洞 ,洞线长 96 0 0 5m ,埋深 77～ 810m ,洞身穿越三叠系中统及少部分下统地层。其中 86 6 5 %的洞段为碳酸盐地层 ,岩性为灰岩、白云质灰岩、白云岩及少量紫红色角砾岩带 ,岩石坚硬 ,岩溶发育 ,峰林洼地遍布 ;13 35 %的洞段为砂页岩 ,岩性软弱 ,围岩稳定性差。加之受地壳构造运动影响 ,隧洞区NE及NWW向断裂较为发育 ,以上地质情况 ,致使Ⅲ号引水隧洞岩溶水文地质条件十分复杂 ,开挖中先后出现围岩与岩溶地基稳定、岩溶涌水、外水压力及岩爆等工程地质问题。经采取相应的工程措施后 ,使上述问题得到了妥善处理 ,确保了该隧洞于 2 0 0 0年 11月通水发电     

中部城市引松供水工程总干线引水隧洞主要工程地质问题分析

引松供水工程总干线是工程的重要组成部分,其中隧洞长91.0km,埋深超过300m洞段累计长度2.6km,最大埋深540m.工程跨越多条河流,沿线岩性繁多,有砂砾岩、砂岩、安山岩、凝灰岩等,隧洞区通过的断裂构造发育.本文运用构造力学,岩石力学理论.定性分析断裂(断层)对隧洞的影响和在高地应力条件下坚硬岩石发生岩爆的可能、涌水等问题.     

引汉济渭秦岭隧洞4号支洞开挖爆破技术浅析

引汉济渭秦岭隧洞4号支洞是为解决引汉济渭秦岭输水隧洞TBM长距离掘进出渣和通风问题而在中段设置的施工支洞,采用全断面钻爆法开挖。4号支洞施工开挖中以硬岩为主,高埋深产生高地应力,引发岩体脆性变形发生局部坍塌,在完整围岩洞段应力集中易产生岩爆,施工难度高。针对引汉济渭秦岭隧洞4号支洞地质条件设计爆破开挖方式、优化钻爆参数,获得高埋深、硬岩、岩爆地段的钻爆开挖参数,通过实践达到支洞安全、快速开挖的目的。     

浅论下坂地水利枢纽工程引水发电洞洞挖岩爆处理

下坂地水利枢纽地处帕米尔高原,临近地震活动带并处于高地应力区,引水隧洞的最大埋深达1 400 m,高地应力问题较为突出。施工阶段初期即出现了明显的岩爆现象,预计随着开挖深入山体、地应力逐步升高,岩爆问题将越来越突出。结合下坂地引水发电洞工程建设过程中的岩爆预防实际,针对性地提出了措施,对预防岩爆、推动工程进度具有一定的借鉴作用。     

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。     

白鹤滩水电站左岸导流洞不良地质段开挖支护处理措施

白鹤滩水电站左岸导流洞工程地质条件复杂,柱状节理玄武岩分布广泛,断层、层内层间错动带、随机裂隙发育,隧洞埋深较大,高地应力产生片帮、岩爆现象频繁,施工难度大。通过介绍白鹤滩水电站左岸导流洞工程岩爆、片帮、柱状节理段及层间层内错动带等不良地质段开挖卸荷下的主要特征及采取的处理措施,可为其他类似工程提供参考。     

白鹤滩水电站左岸主厂房分级开挖围岩变形规律研究

白鹤滩水电站地下洞室群结构复杂,主厂房第Ⅰ—Ⅴ级开挖,围岩变形量大、围岩稳定性问题突出。依据主厂房第Ⅰ—Ⅴ级开挖、支护完毕后围岩变形监测资料、地质资料、现场施工情况,得到主厂房围岩变形规律。在高地应力和大埋深共同作用下,0+12(1号机组)断面围岩位移量最大,为58. 18 mm;主厂房下游边墙围岩位移量大于上游边墙;围岩松弛卸荷区距离洞壁3. 5~6. 5 m;围岩位移与开挖卸荷关系紧密;开挖临近监测断面时,位移~时序曲线呈台阶式增长;开挖结束后,随着开挖面远离监测断面,围岩位移量增长速度较小,最终趋于稳定。总结分析白鹤滩左岸主厂房围岩变形规律,对于保证主厂房分层开挖施工期安全和预测下阶段洞室开挖围岩稳定性具有重要意义。     

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。     

水工引水隧洞围岩稳定性有限元分析研究

水工引水隧洞施工过程中,常发生塌方、突涌水和岩爆等不良地质问题,直接对施工安全和工程进度造成严重影响。为准确预判围岩稳定性防止发生事故,施工开挖过程中围岩稳定性分析十分重要。文章结合工程实例,考虑多种地质条件和内水压力等因素,选取典型断面模拟隧洞在开挖和支护等多种工况下的应力变形计算分析,结论对指导引水隧洞围岩稳定性分析研究具有一定的指导价值。     

大伙房输水工程隧洞出口段偏压应力分析及施工对策

辽宁省大伙房水库输水工程隧洞出口段属于强风化的浅埋、偏压不良地质洞段。为保证安全进洞,掌握浅埋偏压隧洞围岩受力情况及变形规律,本文运用非线性有限元法模拟隧洞开挖过程,分析了偏压隧洞开挖后的应力分布状态、围岩变形及稳定性,并据此采取相应的施工对策,顺利地通过了浅埋、偏压的洞口段,确保施工安全的同时保证了工程质量。