锦屏二级水电站深埋引水隧洞衬砌及围岩结构分析

 锦屏二级水电站(一期) 引水隧洞地处高山峡谷地区, 埋深大、地应力高, 受大气降水入渗影响地下水极为活跃。对隧洞在不同渗控方案所形成的外部水环境条件下围岩及衬砌的工作性态进行了系统的比较研究和评价, 得出了一些对高地下水位条件深埋引水隧洞的支护设计有普遍意义的结论。     

锦屏二级水电站引水隧洞TBM施工工法研究

 锦屏二级水电站引水隧洞是我国目前规模最大的水工隧洞群,特点是洞线长、埋深大、技术难度大,且沿线突水、岩爆、塌方各种地质灾害十分突出,为确保工程施工的安全与按期顺利发电,有必要选择安全快速的掘进方式,为此针对TBM工法,进行大量的调查研究与分析论证,研究结果表明：无论是从岩石的可钻性、耐磨性,还是从岩石的变形、破坏特性,TBM施工都是可行的,对可能遇到的地下水、岩爆、围岩大变形等不良地质条件的处理,较传统的钻爆法有一定的优势,对人员设备的安全具有更好的保护作用。结合地质超前预报和施工中不断改进的施工工艺和支护手段,可以较好地解决施工过程中可能遇到的一些工程难题。     

引水隧洞复合支护钢拱架变形特性及围岩稳定性研究

 为研究复合支护中钢拱架变形特性和力学机制,优化支护参数,保证引水洞室的稳定性,在对支护结构进行力学分析的基础上,采用数值计算方法对山西引水工程中施工支洞进行了仿真模拟。基于复合支护力学作用机制的研究,分析钢拱架在初期支护中的应力及变形特性,并结合工程实例研究复合支护中钢拱架、钢筋网以及喷层所分担的围岩压力比例。数值计算表明：与普通的喷锚支护相比,有钢拱架的复合支护体系能够对围岩变形提供直接支护力,使围岩初期变形和塑性区范围大大减小,有利于围岩承载拱的形成并发挥其自身承载能力,同时其他各支护材料的变形和应力也有较大程度的降低,是洞室破碎围岩支护的有效手段之一。研究成果为山西省中部引黄工程引水洞支护设计提供了理论依据,对同类工程也具有借鉴和指导意义。     

沙湾水电站引水隧洞围岩塌方分析研究

木里河沙湾水电站在引水隧洞的开挖过程中发生了大量的围岩塌方现象,对工程进度造成了严重影响.文章将其归纳总结,并对塌方形式、塌方影响因素和塌方机理进行分析,提出塌方处理方案,为其他类似引水隧洞工程提供参考.     

锦屏二级水电站引水隧洞开挖施工监理

锦屏山以近南北向展布于河弯范围内,山势雄厚,重峰迭嶂,沟谷深切,峭壁陡立。山脊多呈尖棱状、主脊两侧山梁呈梳状排列。山峰高程大多在4000m以上。引水隧洞工程区内三迭系分布面积约占90%以上,其中广布的碳酸盐岩地层出露面积占70%~80%。由于经受强烈的区域变质和急剧的上升作用,岩溶不甚发育,岩溶地貌景观不很普遍。引水隧洞洞室开挖采用TBM与钻爆开挖相结合的方式,对开挖施工过程监理管理进行了总结。     

引水隧洞复合支护钢拱架变形特性及围岩稳定性研究

为研究复合支护中钢拱架变形特性和力学机制,优化支护参数,保证引水洞室的稳定性,在对支护结构进行力学分析的基础上,采用数值计算方法对山西引水工程中施工支洞进行了仿真模拟。基于复合支护力学作用机制的研究,分析钢拱架在初期支护中的应力及变形特性,并结合工程实例研究复合支护中钢拱架、钢筋网以及喷层所分担的围岩压力比例。数值计算表明:与普通的喷锚支护相比,有钢拱架的复合支护体系能够对围岩变形提供直接支护力,使围岩初期变形和塑性区范围大大减小,有利于围岩承载拱的形成并发挥其自身承载能力,同时其他各支护材料的变形和应力也有较大程度的降低,是洞室破碎围岩支护的有效手段之一。研究成果为山西省中部引黄工程引水洞支护设计提供了理论依据,对同类工程也具有借鉴和指导意义。     

水电站引水隧洞开挖及支护施工技术

水电站建设中很关键的环节就是引水隧洞,而引水隧洞必须要采取科学的开凿方法和支撑保护手段,才能确保工程的质量。因此,工程开工前的设计方案必须详细报告开凿方法和支撑保护手段,并且在实际进程当中也要根据施工状况进行调整。为了保证水电站引水隧洞开挖和支撑保护的有效性,对此进行详细的阐述。     

锦屏二级水电站深埋引水隧洞稳定性研究

裂隙岩体的渗流应力耦合机理是岩体水力学的研究重点。基于多孔介质有效应力原理,以体积应变为切入点,建立了考虑岩体变形特性的渗透系数动态演化方程和弹塑性耦合损伤本构模型,并将所建立的本构模型编制程序导入到大型商用有限元程序ABAQUS,研究锦屏二级水电站深埋引水隧洞运营期围岩和衬砌的受力和变形特征。研究成果表明:考虑渗透系数动态演化的力学模型可以更好地反映隧洞运营期衬砌的外水压力特征,比不考虑渗透系数动态演化的计算结果更加合理,由于锦屏4个引水隧洞的间距较大,隧洞开挖和运行放水所产生的裂隙损伤演化区没有形成贯通区域。     

某水工隧洞围岩稳定及支护结构分析

隧洞的围岩稳定及支护结构安全是保证隧洞安全、实现隧洞功能的关键因素。由围岩加固圈承担主要的外水压力是优化支护结构设计、保证围岩稳定的一种有效方法。建立肯斯瓦特导流泄洪洞三维有限元模型,并进行非线性有限元分析。分析结果表明,设计的支护措施能明显减少围岩变形、改善应力分布,为类似工程设计提供参考。     

基于不同围岩等级的引水隧洞矿山法开挖初期支护技术

通过对铁岗–石岩水库水质保障工程引水隧洞围岩等级进行分析,介绍了在不同围岩条件下采取矿山法开挖支护技术。对于微风化花岗岩,平均单轴抗压强度较高的Ⅲ～Ⅱ类围岩,采用“砂浆锚杆+钢筋网+混凝土”支护形式;对于自稳性较好的弱风化Ⅳ类围岩,采用“砂浆锚杆+钢拱架+钢筋网+混凝土”支护形式;对于全风化花岗岩、土状强风化花岗岩和块状强风化花岗岩等Ⅴ类围岩,采用“超前小导管+砂浆锚杆+钢拱架+钢筋网+混凝土”支护形式。经现场实施测定,各种支护措施均对隧洞开挖起到良好的保护作用,为隧洞贯通提供了安全保障,可为类似工程提供良好的借鉴。     

锦屏一级水电站f5断层置换硐及其交叉硐段稳定性及支护结构设计研究

f5断层为锦屏一级水电站坝区内规模最大的一条断层,为提高坝肩岩体质量,设置f5–1,f5–2平硐及4条斜井对其进行置换。综合诸多研究成果,对设置置换网格的必要性进行论述。采用三维有限元方法模拟天然地形与地质条件,仿真跟踪置换硐群开挖步序,从应力、变形等多角度评价置换硐整体稳定性,并与监测成果进行对比,分析表明：f5–1和f5–2平硐整体上满足施工期稳定性要求,局部硐段受断层影响支护力不足。对f5–2平硐采取预应力锚杆、钢拱架支护及加厚喷层和提前施作二次衬砌2种补强措施进行数值模拟分析,2种补强措施均能使平硐满足稳定要求,在考虑支护效果、施工等因素下,认为提前施作二次衬砌更为合理;对于平硐与斜井交叉部位,建议在平硐施做完成后对交叉部位前后10 m进行衬砌支护,再对斜井进行开挖,此时衬砌最大压应力不超过6.5 MPa,最大拉应力不超过1.7 MPa;f5–1平硐与5#传力硐交叉部位,建议先对5#传力硐施作衬砌支护,再对部分较薄岩柱固结灌浆,然后再进行平硐施工。数值分析成果为置换硐支护措施的设计提供科学依据,对其他类似工程具有较强的借鉴意义。     

大型分岔隧道围岩稳定与支护 三维地质力学模型试验研究

 分岔式隧道是一种新型隧道结构型式，目前尚无相应的设计、施工技术规范和标准可循，为了解这种新型隧道结构的应力和变形状况，采用三维地质力学模型试验方法对目前在建的沪蓉西高速公路大型分岔隧道进行研究。试验成果有效地揭示分岔隧道洞周的应力、位移变化规律和分岔隧道围岩的破坏机制，获得分岔隧道的设计和极限承载安全度，为分岔隧道的优化设计和施工提供了有工程指导意义的建议和结论。     

杨房沟水电站地下厂房围岩稳定分析

杨房沟水电站地下厂房是典型的大跨度、高边墙地下洞室群,工程区地质条件较复杂,高边墙及洞室间岩柱的稳定性是洞室设计的关键。根据地应力测试数据,采用边界位移条件回归方法,构造出厂区初始地应力场。采用FLAC3D软件对洞室群围岩稳定进行计算分析,获得洞周围岩变形与应力特征、塑性区分布及支护结构的受力状态,对地下厂房洞室群围岩稳定性做出评价,为洞室设计提供了科学依据与技术指导。     

关于土体隧洞围岩稳定性分析方法的探索

 长期以来,地下隧洞围岩稳定性分析没有科学合理的方法,一直停留在以洞周某点位移或塑性区大小的经验值作为判断稳定性的依据。隧洞洞周位移或收敛位移受围岩弹性模量、洞室形状大小等因素影响,洞周不同部位的位移值也不相同,很难找到统一的位移判据标准。以塑性区大小作为围岩稳定性的判据要优于位移标准,但围岩塑性区受泊松比、洞室形状大小等因素影响,不同软件计算出的塑性区大小也有差异,这种方法同样也不可靠。由此可见,传统的经验分析法不够合理。为此,提出将基于有限元强度折减法求出的安全系数作为稳定性分析判据,该判据有严格的力学依据,有统一的标准,而且不受其他因素的影响。以黄土洞室为例,提出洞室的剪切与拉裂安全系数的概念,通过不断折减土体的抗剪强度参数c,j 值或c,j 与抗拉强度,使黄土隧洞围岩塑性区不断扩展,直至塑性应变或位移发生突变时,即表明隧洞发生剪切破坏,此时的折减系数即为剪切安全系数。通过不断折减土体的抗拉强度参数,使黄土隧洞内临空面处(不包括底部临空面)围岩出现第一个单元拉裂破坏时,即表明隧洞发生拉裂破坏,此时的折减系数即为拉裂安全系数。该研究仅是对围岩稳定性分析方法的尝试性探索,供同行分析、讨论。     

东深供水工程隧洞洞口段围岩变形规律及进洞条件分析

选取东深供水工程凤岗隧洞洞口段,采用三维弹塑性有限元法,模拟施工开挖过程,分析施工期围岩的变形、应力应变状态,探讨不同岩性条件下的围岩稳定情况及进洞条件,为设计和施工提供参考。     

东深供水工程隧洞施工期围岩变形规律及支护措施优化分析

选取东深供水工程凤岗隧洞洞身段,采用三维弹塑性有限单位法,模拟施工开挖过程,分析施工期围岩的变形、应力应变状态,探讨不同支护条件下的围岩稳定情况及围岩变形规律,为设计和施工提供参考。     

富溪偏压连拱隧道围岩与支护结构变形和受力特征分析

铜黄高速公路汤屯段富溪偏压连拱隧道,长623m,洞口段围岩为全风化变质砂岩,呈散体结构,不能自稳。洞口段左侧埋深较右侧大,存在明显的偏压。隧道施工采用三导洞法进行,施工期间对洞口段三导洞、正洞的多个断面进行现场监控量测。通过分析监测数据,可得围岩变形与支护结构受力特点。监测结果表明:中导洞形成后,浅埋侧导洞先行施工,其围岩变形较深埋侧导洞要大;正洞施工期间,深埋侧拱顶下沉较浅埋侧大,深埋侧水平收敛呈扩张趋势,浅埋侧水平收敛呈收缩趋势,中隔墙呈向浅埋侧偏移趋势;无论初期支护还是二次衬砌,其围岩压力、混凝土内应力均是深埋侧大,由于整体衬砌有向浅埋侧运动趋势,钢支撑所受应力在浅埋侧较大。分析结果对富溪偏压隧道施工具有指导意义,对类似隧道的设计、施工和研究具有借鉴和参考价值。