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。     

巴贡水电站引水洞地应力测量及分析

为了评价马来西亚巴贡水电站引水发电洞衬砌方案的可靠性,在引水发电洞沿线3个不同部位采用水压致裂法进行了地应力测试,并结合地质条件进行了有限元回归分析,获得了隧洞沿线岩体初始应力分布。最后从地应力角度,论证了高压隧洞衬砌设计方案。结果表明：隧洞沿线岩体应力状态主要受地形控制,引水隧洞前段围岩最小主应力大于内水压力的1.3倍,满足围岩抗裂设计的要求,该洞段可采用钢筋混凝土衬砌。     

多元线性回归法在某隧洞地应力场反演中的应用

为弥补地应力实测点的不足,有必要通过多元线性回归方法反演地应力场。针对某深埋隧道,以水压致裂法实测地应力为依据,开展了该洞段地应力场的反演分析。在介绍反演基本原理和误差分析的基础上,给出了实例分析结果。研究结果表明,由多元线性回归计算得到的地应力值与实测结果规律一致,可用于评价工程洞段的地应力场分布;受水平构造应力、断裂构造等影响,该洞段地应力场存在一定空间变异性。     

提高TBM施工隧洞中的六边形管片衬砌质量

六边形管片衬砌是可以在TBM高速掘进中实现快速隧洞衬砌的一种隧洞衬砌方式。但这种村砌方式也存在一定的不足：精确而敏感，不适宜于软弱围岩，弯洞段误差大，止水质量不易保证，回填蛰层需要重复灌浆等。本文根据引黄工程的实践经验针对这些不足提出了避免和修复措施，旨在为国内目前越来越多采用这种衬砌方式的引水工程和同行提供参考。     

软质围岩隧洞衬砌裂缝的分析与处理

小浪底水利枢纽南岸引水口工程配套项目孟西灌区总干渠7号隧洞在施工过程中出现裂缝、下沉和底板拱起现象.经过分析和结构应力计算,认为地质情况的变化导致隧洞衬砌受力条件恶化,原设计混凝土衬砌厚度不足,侧墙和底板实际应力大于规范允许值,从而引起隧洞产生纵向贯穿缝和底板裂缝拱起现象.另外,原设计爆破施工方案对隧洞围岩稳定影响较大,应采取人工边开挖、边支护、边衬砌的施工方式进行作业;将出问题隧洞段的衬砌由C20混凝土改为C20钢筋混凝土,直墙和圆拱的衬砌厚度增加至35 cm后,裂缝得到了控制.     

非圆形压力隧洞考虑支护滞后过程的应力与位移解析解

基于平面弹性复变函数中的保角变换方法,考虑衬砌的支护滞后效应,并认为衬砌与围岩完全接触,提出了带有衬砌的非圆形水工隧洞在原始地应力和内水压力共同作用下的应力与位移解析解,且求解过程中采用幂级数法简化计算。以马蹄形隧洞为例,用ANSYS进行数值计算,并与解析解进行对比验证;计算隧洞围岩开挖边界和衬砌内外边界的切向正应力以及围岩与衬砌之间的接触应力;讨论在不同侧压力系数、位移释放系数和内水压力下围岩与衬砌的应力分布规律。结果显示:解析解与数值解吻合较好;位移释放系数和内水压力对衬砌及围岩的应力分布影响显著,当位移释放系数和内水压力较大时,在衬砌内边界将出现拉应力区。研究结果为非圆形水工隧洞的围岩与衬砌的应力与位移分析提供了可行方法。     

金川水电站地下洞室围岩初始地应力分布规律研究

大型地下洞室群岩体初始地应力分布规律对洞室开挖过程中的围岩稳定有着重要影响。采用水压致裂法对岩体初始地应力进行量测;在有限元软件Miads中,以实际地形建立大范围的有限元模型,对地下洞室群附近岩体的初始地应力场进行反演分析。结果表明,地应力大小分布与地表地势高低具有一定关系,距离岸边一定范围内,靠近河谷方向主应力由增大转为减小;地下洞室围岩最大主应力值为5.81~8.31 MPa,最大水平主应力方向集中在N65°E~N80°E,量值为4.0~6.0 MPa,水平侧压力系数为0.69~1.28。地下洞室围岩应力场由自重应力和构造应力叠加而成,属于低应力地区。     

南水北调渠道工程施工组织和控制要点

南水北调中线安阳段工程是河南段南水北调的首开工程,边摸索试验边组织施工,走过许多弯路,也经历过许多挫折,现安阳段工程已接近尾声,主渠道大部分施工已结束,本文针对安阳段第五标段从主渠道开挖、填筑到混凝土衬砌的施工组织和施工控制要点进行了简要论述。     

超大埋深高地应力软岩隧道衬砌设计研究

围岩初始地应力场是隧道工程稳定与支护结构设计所需要的基本因素之一，在超大埋深高地应力软岩隧道衬砌设计过程中，如何合理确定围岩压力并进行衬砌针对性设计参数是工程师关注的重要问题。以某铁路超大埋深高地应力软岩隧道为研究对象，从理论推导和数值模拟两个方面出发对围岩压力进行研究，即基于卡斯特耐尔拓展公式理论推导确定围岩压力和基于ANSYS有限元分析软件进行三维地应力场模拟，研究了不同地应力水平和预留变形量组合下的围岩压力，并对三维地应力场模拟结果进行分析探讨；通过上述方法确定围岩压力后，建立有限元分析模型对高地应力软岩隧道衬砌参数(以Ⅳ级围岩为例)进行设计，检算衬砌参数可靠性并形成成果，可以为类似工程提供参考。     

三维地应力测量过程中应力释放规律分析

应力解除法是测量三维原地应力的重要方法,但其测量原理是建立在应力完全释放的情况下,忽视了应力是逐渐释放的过程,因此有必要探究应力释放规律。利用数值模拟方法,对应力释放与解除深度、地应力状态和孔底温度关系进行研究,表明应力解除过程中存在应力残留,主要集中在岩芯底部,其分布与原地应力大小方向有关,并且钻孔温度对残留地应力影响也较为显著。各种情况下的钻孔残留应力波及高度一般在一个钻孔直径以内,因此测量原件应安放在距离岩芯底部一个钻孔直径的高度。