隧洞工程岩爆地质问题研究及防护探讨

主要针对隧洞工程岩爆地质问题研究及防护进行了探讨,论述了隧洞工程岩爆的产生原理,对隧洞工程岩爆地质问题开展了研究,并进行了隧洞工程岩爆地质问题防护措施分析。研究的目的在于提升隧洞工程的施工质量。     

高地应力区隧洞施工岩爆防治技术例析

本文以锦屏二级水电站引水系统引水隧洞洞群施工中岩爆防治技术应用为例,详细阐述了岩爆的形成及岩爆防治的措施,为高地应力区隧洞施工岩爆防治提供了宝贵经验。     

锦屏二级水电站引水隧洞岩爆特征及微震监测规律研究

通过对锦屏二级水电站引水隧洞施工期间大量岩爆记录的深入研究,分析总结出岩爆沿里程分布规律、岩爆围岩破坏方式、隧洞横断面岩爆位置规律、岩爆次数与距掌子面的距离关系、岩爆次数与开挖后暴露时间关系、岩爆烈度与其围岩破坏范围关系等岩爆特征规律。通过对这些规律及岩爆分布与地质构造之间关系的研究,总结地质构造和岩爆的相互作用规律。将微震监测技术用于引水隧洞工程施工,进行深埋隧洞的岩爆监测预警,实现对微震活动的全天候连续监测分析,并根据现场对岩爆的微震监测结果,对微震的时空演化与岩爆之间的关系进行初步探讨。研究结果表明:深埋岩体隧洞中,岩爆的时间、空间、强度等分布存在较明显的规律性,并且与地质结构、施工工法、施工扰动等影响因素之间有着必然的联系,其中地质结构对岩爆的发生起控制作用;岩爆发生之前普遍存在一个孕育过程,并伴随着大量微破裂的产生和微震能量的释放(微震前兆),微震活动对岩爆事件普遍具有时间优先性和空间一致性,可利用其指导安全施工。本文的工程实践验证了微震监测技术用于深埋岩体隧洞岩爆监测预警的可行性,并具有较高准确率,从而为隧洞的岩爆预测和安全施工提供新的研究思路。     

双护盾TBM施工隧洞岩爆特征微震监测研究

为了研究深埋隧洞在双护盾TBM施工环境下的岩爆特征,以某公路隧道为例对微震监测成果进行了统计整理,并在此基础上分析了微震事件与掌子面位置、岩体完整性以及隧洞埋深等之间的相关关系,获取了该工程岩爆事件发生的规律。成果表明,在隧洞采用双护盾TBM开挖过程中岩爆事件并非主要集中在掌子面附近,岩爆存在一定的延迟性和超前性,岩爆发生与开挖过程的时间效应及距离范围存在一定规律。同时,岩爆的能量等级和发生频次与岩体结构及隧道埋深也存在关联性。深埋隧洞在双护盾TBM施工环境下的岩爆规律的研究对类似工程具有一定的借鉴意义。     

隧洞超挖对岩爆产生的影响性研究

岩爆是地下岩石开挖中一种工程灾害现象,隧洞的超挖会引起围岩应力的重分布,改变岩石隧洞破坏时的弹性能释放速率及幅值。通过有限元模拟分析了隧洞超挖情况下对岩爆产生的影响,分析结果显示,超挖会对岩爆的产生造成一定的影响;而在应力集中部位的超挖会使岩爆产生的风险大幅度增加。     

天生桥引水隧洞岩爆防治措施研究

本文以正在施工的天生桥引水隧洞岩爆为例,讨论了岩爆发生的条件,从而提出了防治岩爆的弱化措施,并用边界单元方法分析了隧洞围岩内切缝的应力、位移及能量分布,结果表明这类方法具有明显的效果。     

锦屏二级水电站引水隧洞岩爆特征及微震监测规律研究

 通过对锦屏二级水电站引水隧洞施工期间大量岩爆记录的深入研究,分析总结出岩爆沿里程分布规律、岩爆围岩破坏方式、隧洞横断面岩爆位置规律、岩爆次数与距掌子面的距离关系、岩爆次数与开挖后暴露时间关系、岩爆烈度与其围岩破坏范围关系等岩爆特征规律。通过对这些规律及岩爆分布与地质构造之间关系的研究,总结地质构造和岩爆的相互作用规律。将微震监测技术用于引水隧洞工程施工,进行深埋隧洞的岩爆监测预警,实现对微震活动的全天候连续监测分析,并根据现场对岩爆的微震监测结果,对微震的时空演化与岩爆之间的关系进行初步探讨。研究结果表明：深埋岩体隧洞中,岩爆的时间、空间、强度等分布存在较明显的规律性,并且与地质结构、施工工法、施工扰动等影响因素之间有着必然的联系,其中地质结构对岩爆的发生起控制作用;岩爆发生之前普遍存在一个孕育过程,并伴随着大量微破裂的产生和微震能量的释放(微震前兆),微震活动对岩爆事件普遍具有时间优先性和空间一致性,可利用其指导安全施工。本文的工程实践验证了微震监测技术用于深埋岩体隧洞岩爆监测预警的可行性,并具有较高准确率,从而为隧洞的岩爆预测和安全施工提供新的研究思路。     

特殊地质TBM施工隧洞岩爆释能关键技术研究

抽蓄工程TBM隧洞施工具有岩爆等难题。排水廊道隧洞、探洞、交通中导洞等洞室特殊地质TBM施工隧洞岩爆释能等难点对特殊地质TBM施工隧洞岩爆释能关键技术要求非常高，通过理论研究、数值分析、现场试验和监测反馈等手段，对不同工况岩爆释能参数和效果进行研究分析，形成一套抽蓄工程TBM特殊地质TBM施工隧洞岩爆释能成套技术，并成功应用于浙江衢江抽水蓄能项目、浙江永嘉抽水蓄能项目，形成了一套抽蓄项目抽蓄工程TBM特殊地质TBM施工隧洞岩爆释能的工艺标准和施工方法。     

长大深埋水工隧洞设计关键技术及实践研究

为了进一步完善长大深埋水工隧洞设计方法,提出了涌水与高外水压技术、岩爆防治技术、软弱岩石大幅度形变预测及防治、高温处理技术研究.实践应用结果表明,提出的隧洞设计技术可以有效解决隧洞地质问题,在高地温和岩爆问题解决方面展现出较好的应用效果.     

引汉济渭秦岭隧洞岭南工程TBM施工岩爆处理浅析

本文针对引汉济渭秦岭隧洞岭南工程TBM隧洞施工中突出的岩爆问题,主要分析、研究了TBM掘进段岩爆防治处理措施,以有效保证TBM隧道安全、有序施工。对类似工程,特别是大埋深隧洞岩爆的防控有一定的参考价值。     

岩爆施工技术研究

分析了岩爆的形成原因，介绍了岩爆的分类、力学机制及产生条件，结合隧道施工经验，总结了岩爆的特点以及岩爆施工措施，从而减小地质灾害。     

岩石爆破机理与显示动力学有限元理论研究

隧道的爆破总体上说就是岩石的爆破,所以研究岩石的爆破机理显得尤为重要。国内外很多学者都对岩石的爆破机理进行了研究,但是没有形成完整的岩石爆破作用机理理论。本文对岩石的力学性质、爆破机理、显示动力学进行研究,为岩石爆破数值模拟提供参考。     

爆破地震波作用下隧道围岩动应力集中系数分析

将爆破地震波进行合理近似简化,采用波函数展开法,推导了无限岩石介质中爆破地震波作用下隧道围岩动应力集中系数的表达式,结合具体算例,从理论上定量分析了围岩不同位置上爆破地震波主频和围岩物理力学指标对动应力集中系数的影响。分析结果表明：隧道围岩迎爆侧的动应力集中系数整体上大于背爆侧,动应力集中系数峰值偏向于迎爆侧;在不同主频爆破地震波作用下,动应力集中系数的影响存在最大值;隧道围岩的弹性模量对动应力集中系数的影响较大,而泊松比对动应力集中系数的影响较小。     

大断面光面爆破在软岩公路隧道施工中的应用

结合具体工程实例,论述了隧道的断面形式及开挖爆破进尺的确定,进行了软岩大断面光面爆破减轻震动设计,给出了具体的设计结果,从而推广光面爆破技术在软岩大断面施工中的应用.     

强风化薄层围岩隧道的开挖控制技术

结合杜交曲1号隧道现场实际情况,简述了在强风化薄层围岩中隧道的开挖控制技术,包括监控量测、预加固围岩、三台阶开挖法、光面爆破技术,实践经验表明该开挖控制技术措施可靠有效,保证了隧道的施工安全,加快了施工进度,提高了施工质量。     

考虑岩体完整程度的岩石爆破损伤模型及应用

现有爆破损伤本构模型未能考虑岩体完整程度对爆破作用效果的影响。为此,对Yang等提出的爆破损伤模型进行了改进,建立考虑初始损伤的弹塑性爆破损伤本构模型及提出用于评价围岩受爆破影响的损伤判据。该本构模型包含初始损伤变量和岩体完整性指数、声波波速等参数间的关系式,并利用岩体初始完整性指数的变化考虑其完整程度对爆破损伤作用的影响。把该模型引入到LS-DYNA数值软件中,并结合工程实例进行数值模拟,得到爆破损伤云图及相应的爆破影响范围。然后将计算得到的爆破影响范围与现场实测值、基于常用的TCK爆破损伤模型的数值计算结果进行了对比。最后,分析了爆破影响最大半径、最大深度与岩体初始完整性指数间的关系。研究表明,爆破影响最大半径、最大深度均随岩体初始完整性指数的减小而增大,且前者的变化更为显著。基于所提出模型的数值计算结果和现场实测值较为符合;提出的损伤模型可为考虑岩体完整程度对爆破开挖影响的理论研究和工程实践提供参考。     

大安山矿巷道掘进爆破掏槽孔布孔优化

针对坚硬岩巷中爆破效果差的问题,通过掏槽破岩机理和对比大安山矿巷道掘进掏槽爆破效果的试验,在研究的基础上推荐了较为合理的掏槽形式和爆破参数。     

十天高速公路软弱围岩隧道快速施工技术

结合十天高速公路隧道工程施工经验,介绍了软弱围岩隧道快速施工技术,具体阐述了隧道开挖模式和钻爆施工方案及其出渣机械配置,并对初期支护方法和各工序交叉衔接施工及作业时间进行了说明,为今后类似隧道施工积累了经验。     

北山坑探设施开挖全过程围岩内部位移现场量测试验研究

为研究硬岩条件下巷道开挖围岩内部位移变化特征,以高放废物地质处置地下实验室北山坑探设施为试验平台,设计原位试验方案,开展围岩内部位移现场量测试验,分析巷道开挖全过程围岩内部位移的演化特征,采用Lee方程、Hoek方程、V-D方程3个典型LDP曲线方程进行掌子面空间效应分析和损失位移求取。研究结果表明:北山花岗岩地质条件下,巷道爆破开挖全过程中,围岩内部位移变化随掌子面的推进呈现初始增长、快速增长和稳定收敛3个阶段;量测断面附近的围岩内部位移时态曲线呈现出阶跃特征,与分级加载下岩石蠕变试验曲线的形态特征相类似;距离巷道侧壁较远的测点受掌子面空间效应的影响范围较小,且在掌子面前方产生的位移释放量所占比重较大;采用Hoek方程求解的损失位移与实测值更为接近,为最优求解方程;在距掌子面2 m远设置量测断面,其损失位移已占总位移的50%以上。研究结果可为后续地下实验室开挖过程中的围岩内部位移量测和分析提供借鉴与参考。     

基于HHT分析隧道围岩结构爆破累积损伤效应

为确保隧道在循环爆破荷载作用下的使用寿命和稳定性能,提出了基于爆破振动信号分析隧道围岩结构爆破累积损伤效应的新方法。依据监测试验获取的振速时程曲线,采用HHT理论将其变换为瞬时能量谱,对比爆破振动信号波形面积方法,针对质点振动能量分析隧道围岩结构物理力学性质的强弱效应,同时应用LS-DYNA数值软件的重启动命令,通过相同节点2次爆破X方向振速时程曲线验证新方法的准确性。研究结果表明:隧道DK497+286、DK497+291、DK497+296里程点3个方向振动能量均呈现下降变化趋势,说明爆破振动累积荷载对隧道监测点处围岩结构产生了破坏作用,并且垂直方向受爆破累积损伤最为严重,因此,需要根据围岩等级和在围岩等级改变处50 m范围内增加支护强度,保证隧道围岩结构安全。