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。     

不同施工方法对隧洞围岩稳定性评价和围岩类别划分的影响

隧洞围岩类别是由多种地质参数指标决定的,不同的施工方法对围岩稳定性评价和围岩类别划分的影响是不同的。根据隧洞围岩工程地质条件进行围岩分类是工程地质勘察的一项重要基础性的工作。在以往勘察中,对TBM隧洞制定围岩分类尚不成熟,同时,考虑不同的施工方法对围岩稳定性的影响不同,降低或提高围岩分类标准的依据不足。工程设计和施工中应考虑不同施工方法对围岩稳定性的影响,并采取相应的工程措施。     

关于隧洞TBM施工地质条件适宜性的探讨

随着隧洞工程向"深、长"方向发展,TBM施工技术应用越来越广泛。结合近年来隧洞TBM施工技术的研究成果,对影响TBM施工适宜性的岩体地质环境和岩体性状条件进行分析研究,编制了"隧洞TBM施工适宜性判定"标准,作为SL 629—2014《引调水线路工程地质勘察规范》"附录C"的内容。并对TBM施工地质工作提出设想和建议。     

CCS水电站输水隧洞工程地质条件分析与处理

为保证CCS水电站输水隧洞双护盾TBM施工正常进行,开展了围岩分类与稳定性评价及隧洞超前地质预报,研究了施工方法,提出了施工技术建议。在双护盾TBM施工过程中,可见的围岩范围较小,无法进行地质素描,根据双护盾TBM施工的技术特点,选择了隧洞掌子面及洞壁小范围的围岩观察、TBM掘进参数分析、局部岩石回弹值测试、岩渣性状分析、地下水特征分析等多种方法获取围岩地质信息,从而对围岩进行分类和稳定性评价。选择了隧洞宏观地质条件分析、施工过程地质条件分析、以地震法和电法为主的物探方法、掌子面超前水平钻探等综合方法对掌子面前方围岩进行探测和预报,根据预报结果有针对性地采取处理措施。针对TBM施工过程中出现的涌水、砂岩砂化、断层破碎带等不良地质条件,建议施工单位采取了超前地质预报及调整掘进参数、堵水、超前灌浆加固围岩等施工方法和技术,TBM顺利通过了不良地质段。     

尼泊尔某引水隧洞工程TBM选型初探

结合尼泊尔某引水隧洞工程,初步探讨了全断面岩石掘进机(TBM)的施工适宜性及不同类型TBM的适用范围,根据该引水隧洞工程地质条件分析,判断隧洞总体上适宜采用TBM施工,并从工程地质角度建议选择双护盾TBM。     

Q系统在西南某水电站TBM施工隧洞围岩质量分类中的应用

岩体质量分类Q系统是目前应用最广的岩体质量分类方法。针对西南某水电站引水隧洞TBM施工中的围岩质量分类问题,进行大量的现场调查、数据采集,发现TBM施工方法对结构面的节理组数,节理间距等揭露不充分,在Q系统基础上对该系统的参数进行调整建立JPQT系统,主要把RQD/Jn项替换成岩体完整性系数Kv来反映岩石的完整程度,经检验JPQT系统在TBM开挖的1#、3#引水隧洞适用性较好。本文对以后TBM施工条件下隧洞围岩分类研究提供了有价值的参考。     

深埋隧洞TBM施工段围岩变形破坏特征及控制策略分析

本文针对水利工程施工深埋隧洞TBM施工段围岩难控制问题,从能量角度出发,简要分析了TBM法开挖岩体应变能的释放特征,按照能量释放程度的不同划分围岩变形特征,指出其变形破坏机制与调控策略;结合辽宁大伙房水库输水主体工程施工,按照所得围岩调控对策指导现场施工开挖与支护。工程实践证明,此法可大大提升隧洞掘进速率,确保隧洞围岩的稳定性。可为相关工程提供借鉴和参考。     

引洮工程TBM施工极软岩隧洞段工程地质问题分析与评价

文章以正在施工的引洮一期供水工程7#引水隧洞为依据,结合TBM掘进机施工特点,分析TBM掘进机在特殊极软岩地层中存在的施工困难、安全隐患等问题,通过对7#引水隧洞TBM施工围岩工程地质特性、水文地质条件的分析,评价了围岩的稳定性及在TBM施工过程可能出现的工程地质问题,为后期隧洞施工提供前期地质指导与预报。     

多元回归方法在西南某水电站TBM施工隧洞围岩质量预测中的应用

针对西南某水电站引水隧洞TBM施工中的围岩分类问题,进行大量的现场调查、数据采集和分析验证,在基于TBM掘进参数研究的基础上引入岩石强度的地质因素,经过多元逐步回归得到了回归方程,并将其应用在各围岩类别的地质分值上进行验证,得到的预测分值与现场地质分值吻合率较高,以此预测围岩质量。研究成果为以后TBM施工条件下隧洞围岩分类的进一步研究提供了有价值的参考。     

多元回归法在某水电站TBM施工隧洞围岩质量预测中的应用

针对西南某水电站引水隧洞TBM施工中的围岩分类问题,进行大量的现场调查、数据采集和分析验证,在基于TBM掘进参数研究的基础上引入岩石强度的地质因素,经过多元逐步回归得到了回归方程,并将其应用在各围岩类别的地质分值上进行验证,得到的预测分值与现场地质分值吻合率较高,以此预测围岩质量。研究成果为以后TBM施工条件下隧洞围岩分类的进一步研究提供了有价值的参考。     

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。     

全断面掘进机施工隧洞的围岩地质条件

我国目前的地下工程围岩分类法,对于全断面隧洞掘进机施工都不完全适用。文中从隧洞掘进机施工的特点和总结山西引黄工程等双护盾式掘进机隧洞施工的经验入手,以GB50086等国家标准为参照,提出以岩体结构、地下水、围岩强度应力比、能否形成围岩承载圈和毛洞稳定情况等为衡量指标的掘进机施工适宜性分类方法。可供同类工程施工、衬砌设计和制订相关标准参考。     

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。     

洛宁抽水蓄能电站引水斜井TBM施工关键技术研究

通过分析河南洛宁抽水蓄能电站工程特点及相关地质条件,梳理得到了引水斜井采用TBM施工的关键技术问题,研究提出了洛宁抽水蓄能电站引水斜井应用TBM的布置方案。综合考虑隧洞功能要求、支护及衬砌厚度、围岩变形量等因素,将引水斜井开挖直径确定为7.2 m,在高水头的抽水蓄能电站推广适用性较好。综合考虑TBM施工方法对围岩分类评价体系的影响、TBM设备支护能力、规程规范要求以及参考类似工程经验,初步拟定了洛宁电站引水斜井开挖支护参数。     

三维地震波法超前地质预报在引汉济渭工程TBM施工中的应用

秦岭隧洞横穿秦岭底部,工程地质条件极其复杂多变,具有大埋深、高应力、高水压、大流量的突出特点,修建过程将会遇到大塌方、岩爆、突涌水、大埋深条件下的软弱围岩大变形等多种特殊地质问题,准确预报施工前方的不良地质体,采取有效的防治对策,对保证工程的顺利实施及施工人员、设备的安全至关重要。TBM因其空间狭窄、设备仪器耐用性差、电磁干扰等因素限制,常规的超前地质预报方法无法适用于其施工段的地质预报工作,在引汉济渭工程隧洞工程中引入三维地震波法进行了两次探索与尝试。研究结果表明,三维地震波法对隧洞前方不良地质体预报预测有较好的正相关响应,是适用于TBM施工的超前地质预报的高效手段之一。该技术在引汉济渭工程秦岭隧道TBM岭北施工段掘进中预报了前方地质信息、动态评价围岩质量,尤其为K51+597.6位置TBM卡机脱困方案的制定及时准确地提供了前方地质情况,对TBM施工段的超前地质预报具一定参考价值。     

调水工程富水破碎洞段综合超前地质预报技术

为避免或减小隧洞穿越富水破碎岩体发生突涌水、塌方等造成的危害,提出了基于地质分析、隧道地震预报(TSP)法与超前钻探结合的综合超前预报体系。首先通过地质分析对不良地质进行评估,之后利用TSP法对前方不良地质体进行定位,确认有不良地质构造存在,最后利用超前钻探进行预报。滇中引水工程富水破碎洞段的两个工程实例表明,此预报技术可准确地预测不良地质段以及涌水段位置和规模大小,可帮助工程技术人员及时地制定相对应的预警措施和处理对策,从而减少施工过程中突泥、涌水、塌方等地质灾害出现的概率,保证隧洞安全施工。     

输水隧洞软岩段TBM掘进挤压大变形与支护受力分析

隧洞软岩大变形严重威胁到 TBM 安全运行,软弱围岩的变形具有明显的蠕变特性。针对某深埋输水隧洞软岩TBM掘进洞段的围岩变形和支护结构安全展开分析和评价,研究高应力条件下软岩的蠕变特性,比较不同支护方式管片结构的受力状态。研究表明:软岩洞段TBM掘进采取大断面扩挖和管片+豆砾石层+聚乙烯泡沫板缓冲层支护,缓冲层的施加明显改善管片的受力状态,有效地提高了管片结构的安全裕度。建议在类似的深埋软岩隧洞工程中,开展有针对性的岩体流变试验和变形监测,选取合适扩挖断面尺寸和支护方式,给围岩变形预留足够空间,为TBM的顺利掘进提供可靠的作业条件。研究成果为保障隧洞顺利掘进提供了技术支持,也可为其他同类超长深埋隧洞的修建提供参考。     

超大断面小净距隧道方案优化研究

针对超大断面小净距隧道在施工效率和稳定性方面的矛盾,为了实现此类隧道的安全、快速修建,依托济南二环南路东延线浆水泉隧道工程,采用数值分析、现场实测与验证等方法,以特征点沉降、夹岩应力、初支安全度和屈服接近度四个物理量为评判指标,对不同方案的超大断面小净距隧道的施工力学行为进行研究,完成了浆水泉隧道进口段的方案优化工作。分析结果表明:不同方案的浆水泉隧道后行洞开挖均会对先行洞产生影响,按影响程度由大到小排序为两台阶法三台阶法CD法CRD法双侧壁导坑法,但多指标的影响度显示双侧壁导坑法未显著优于CD法和CRD法;从施工效率方面综合考虑,建议选用CD法进行施工。现场实践表明:CD法施工方案可以满足该段的围岩稳定性要求,从而有效缩短工期、降低成本,产生较好的经济效益和社会效益。基于多指标分析所形成的优化方法和实践经验可为类似地质条件下的超大断面小净距隧道的设计和施工提供技术和理论指导。     

河源市水源工程引水隧洞围岩工程地质条件分析

河源市水源工程输水管线由引水隧洞、主管线、南支线及北支线组成,引水隧洞地质勘察成为该工程重点。引水隧洞围岩由花岗岩和砂岩组成,在长约1.84 km隧洞中花岗岩围岩约为1.67 km,比重占91%,砂岩围岩占9%,准确查明围岩特性是确保整条隧洞顺利贯穿关键。通过对引水隧洞所在区域地质资料收集,开展野外地质调查、测绘、钻探、室内外试验以及现场超声波测试等手段,分析地质构造情况,查明隧洞围岩分布范围,提出隧洞围岩物理力学指标,并对隧洞进口、中部、出口处围岩进行地质分类与评价,提出防护措施,为工程实践提供重要指导作用。