红层软岩隧洞施工过程围岩大变形特征及其支护

红层软岩作为一种特殊的地质结构具有变形量大及流变性的特点,在该地质条件下开挖隧洞 可能会出现围岩大变形甚至发生失稳坍塌等安全事故。针对滇中引水工程的磨盘山隧洞部分洞段要穿 过红层软岩地区并面临着围岩大变形的难题,采用有限元软件对隧洞围岩变形规律及支护措施进行数 值分析。结果显示:隧洞开挖后洞周发生较大的应力集中,导致围岩变形量和塑性区范围较大,在软弱 断层带部位变形量高达２８５．５ｍｍ,塑性区深度达１０ｍ左右,远远大于硬岩对应值。隧洞开挖后对围岩 进行临时支护以及永久衬砌,两者对减小围岩变形量和塑性区范围均有较为明显的作用。     

滇中引水工程香炉山隧洞TBM开挖围岩卸荷响应特征

针对滇中引水工程香炉山隧洞TBM掘进洞段地质条件复杂、施工技术难度大等特点,采用现场监测和三维数值仿真2种手段,对典型洞段围岩开挖卸荷响应特征进行了分析。通过对TBM掘进洞段围岩变形和钢拱架受力监测数据分析可知,围岩类别和隧洞埋深均是影响围岩变形量值和收敛时间的重要因素,TBM上的撑靴结构对钢拱架受力影响显著。根据香炉山隧洞敞开式TBM施工特点,提出了敞开式TBM开挖施工的仿真模拟技术,获得了典型断面围岩变形及支护结构受力随掌子面推进的变化规律,可为TBM洞段支护设计优化及掘进过程中卡机问题的预测和判断提供参考。     

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。     

陕西省引汉济渭二期工程引水叉洞施工变形特性研究

在已建引水隧洞旁新建叉洞会引起交叉段围岩和支护结构的应力释放与重分配,使得交叉段附近岩体与支护结构力学行为发生变化,影响已建引水隧洞的安全可靠性。基于引汉济渭二期工程,通过建立黑河引水隧洞与连接洞交叉段三维有限元模型,采用摩尔库伦屈服准则,研究在Ⅲ类围岩条件下,连接洞开挖、引水隧洞正常运行、预留岩塞段开挖及引水隧洞交叉段衬砌拆除等施工过程对引水隧洞位移、应力等影响。结果表明：连接洞前段开挖对引水隧洞的影响变形在0.02 mm以下,影响较小;引水隧洞正常运行时,在距交叉口20 m内范围内,岩塞体最大变形在0.08 mm内,因此预留20 m岩塞可以保证安全;预留岩塞段开挖,交叉口附近15 m范围内衬砌最大下沉变形为0.6 mm,衬砌未出现拉应力,引水隧洞结构安全;交叉段衬砌拆除后,剩余衬砌最大变形小于1.0 mm,引水隧洞衬砌受压,最大压应力在4.0 MPa以内,衬砌结构安全。     

锦屏二级水电站1~#引水隧洞绿泥石片岩洞段处理技术与应用

针对锦屏二级水电站1#引水隧洞绿泥石片岩洞段施工期间出现塌方、围岩变形松弛、初期支护围岩变形收敛缓慢、普通水泥固结灌浆无法达到设计要求等技术难题,及时调整优化设计参数和施工方案,采取了二次扩挖、超前支护、加强系统支护、钢拱架支护、锚索支护、细水泥灌浆等综合工程措施,成功地解决了绿泥石片岩软岩洞段围岩抗变形稳定问题。     

引红济石调水工程引水隧洞不良地质洞段钻爆法施工段软弱围岩塑性变形施工方案研究

在水工隧洞施工中穿越较大规模断层、软岩及裂隙发育岩体破碎洞段及高地应力低弹模的围岩破碎带深埋洞段等不良地质洞段,极易发生围岩失稳变形失稳等突发地质灾害,造成一次支护的破坏,对施工安全造成威胁,特别是失稳后的二次加固其危险性和难度极大,本文结合陕西省引红济石调水工程实际施工经验,提出了一整套的软岩变形段施工处理方案,为工程的顺利实施提供了技术支撑。     

浅埋引水隧洞穿越第三系变形特征研究

针对滇中引水工程浅埋第三系软岩隧洞的变形问题,选取柳家村隧洞进口段建立数值模型,研究了浅埋第三系软岩隧洞在开挖和支护后的变形破坏特征。结果表明:影响隧洞变形破坏的主要因数是围岩强度和隧洞埋深。隧洞开挖后,由于隧洞后段的围岩强度比隧洞前段大,在隧洞后段的变形量要大于隧洞前段的位移量,塑性区的分布范围也比前段广。支护后,隧洞的径向变形量和塑性区分布都得到了很好的控制,支护效果明显。在浅埋第三系洞段,开挖后的变形量与隧洞埋深有一定关系,即埋深相对较大洞段,开挖后的变形量也更大,在此洞段,应加强支护。研究成果对引水工程中的浅埋第三系软岩隧洞施工提供指导。     

红层软岩导流隧洞洞径与洞形对围岩稳定性影响研究

红层软岩地区隧洞围岩稳定控制难度较大,研究洞径与洞形对围岩稳定性的影响十分重要.依托巴基斯坦卡洛特水电站导流隧洞工程,在对红层软岩地质特性分析基础上,通过对不同洞径和洞形工况下围岩变形、塑性区和支护应力等的计算分析,确定了导流隧洞的体型和规模,妥善解决了隧洞围岩的稳定性控制问题和经济性之间的平衡.现场监测成果表明:导流...     

俄日水电站引水隧洞围岩分类及 工程地质问题处理

俄日水电站引水线路布置在右岸,隧洞工程地质条件整体较差。文章根据《中小型水力发电工程地质勘察规范》(DL/T 5410—2009)中围岩工程地质分类标准对隧洞围岩进行了分类,对不同类别围岩自稳能力和变形特性进行了分析,最后,针对施工过程中复杂地质洞段发生的塌方、强渗水等情况,对开挖支护以及衬砌方案提出了有效可行的措施。     

不良地质条件下特大断面导流隧洞开挖施工技术探讨

苗尾水电站导流隧洞地质情况复杂,施工技术方案的选择要符合实际施工情况。突出重点,统筹兼顾,制定技术可靠、确保安全的开挖支护施工方案,特别是针对导流隧洞进口渐变段、断层和裂隙发育洞段、出口洞段等部位成洞稳定的影响因素,合理安排施工程序、制定有针对性的施工方案,有效控制围岩塑性区和围岩有害变形。     

型钢钢架加强支护措施在南水北调中线北京段西甘池隧洞开挖施工中的应用

西甘池隧洞位于南水北调中线(北京段)惠南庄泵站—大宁调压池输水干线范围内,是南水北调工程北京段最长的输水隧洞。隧洞支护采用锚喷联合支护,具体参数:锚杆为2.0~2.5 m长的Φ20 mm水泥砂浆锚杆,Φ8 mm钢筋网间距150×150 mm~200×200 mm,喷射混凝土厚度在10~20cm。根据实际揭露的围岩情况来看,地质条件复杂多变,围岩软硬相间。在软弱破碎洞段,如节理裂隙密集分布、夹泥严重,滑石片岩与大理岩互层,滑石片岩强风化以及溶蚀段等,由于围岩自稳时间短、变形较大,极易发生坍塌,必须加强支护,为确保安全,经现场确定,先进行钢支撑支护后,再进行喷锚支护,地质异常破碎带加钢管进行超前支护。钢支撑能在较短的时间内使工作面趋于稳定,同时抑制围岩较大变形;且在喷锚支护完成后,钢支撑与喷锚支护一起联合受力,大大增加了支护抗力,确保了开挖工程和施工人员安全。重点论述了不良地质段洞挖地质分析及支护技术措施、施工要点。     

永宁河四级水电站1~#引水隧洞塌方段临时支护施工

根据永宁河四级电站1#引水隧洞下游塌方特殊地质段,对两次塌方段采用的洞挖支护的处理方案,取得了安全有效的支护效果,对今后隧洞施工类似的Ⅴ类塌方段围岩取得了处理施工经验。     

第三系泥岩隧洞围岩大变形成因及应对措施

围岩大变形是软岩隧洞建设中危及隧洞施工及长期安全的重大工程灾害之一。结合第三系泥岩隧洞出现的显著围岩大变形及支护结构破坏等现象的工程现场调查,通过开展围岩监测、室内试验及数值模拟等工作,获得了第三系泥岩隧洞围岩大变形的主要成因和发生机理。研究表明:触发该隧洞围岩大变形的主要因素是低岩石强度条件下隧洞开挖卸荷引起的塑性变形以及地下水对围岩的软化作用,围岩挤压膨胀变形和不同岩层间的非一致变形共同主导了支护结构的破坏;围岩大变形的发生机理主要体现在第三系泥岩洞段横穿一条常年流水的冲沟,加之隧洞中部透水性良好的砂砾岩层,使得隧洞开挖后围岩含水率显著增加,第三系泥岩遇水泥化、软化,强度显著降低并呈现出一定的膨胀性,最终促使围岩产生显著的大变形。在此认识的基础上,提出了提高钢拱架型号、增强钢拱架之间的纵向连接、增设底拱外八字锁脚锚管、施加初期支护与二次衬砌之间的聚乙烯缓释消能层等应对措施,实施后的现场监测结果表明,所提出的控制措施有效解决了第三系泥岩洞段开挖过程中的软岩大变形难题。     

某隧洞超前导洞开挖对围岩稳定及衬砌安全影响分析

文章以某隧洞为例,采用有限差分数值模拟软件FLAC3D建立三维数值模型,模拟了超前导洞法4种不同扩挖方法引起的围岩变形、围岩塑性区及支护结构受力特征响应.结果 表明:超前导洞法施工扩挖方法对隧洞围岩稳定影响较大,分步扩挖明显比全断面扩挖更适用于超前导洞法隧洞施工.相比于其他2种分步扩挖形式,方案二隧洞围岩稳定产生的影响...     

古学水电站引水隧洞结构设计研究

古学水电站引水隧洞洞线长、埋深大、地质条件较复杂,洞挖断面与衬砌断面结构型式对工程造价占比大。通过对隧洞线路比选,针对不同洞段的地质情况选用不同的衬砌和支护形式,对引水隧洞衬砌结构进行了内力与配筋等承载力、隧洞开裂等正常使用极限状态计算分析与优化设计,结果表明,引水隧洞衬砌圆形过水断面与洞挖马蹄形断面的结构型式最优。     

复杂断裂带引水隧洞围岩稳定分析及处理措施

为应对隧洞施工中出现的围岩大变形、超挖、掉块严重、断裂带出现大变形、大塌方等工程地质问题,以天水城区引洮供水工程2号隧洞为例,根据隧洞的前期勘察资料及施工检测资料,分析隧洞围岩变形机理,提出了控制围岩松弛、围岩及时封闭,恶劣围岩强支护的工程对策,得出了隧洞勘察应充分考虑岩石条件、岩体结构面性状、地下水活动状态以及结构面与隧洞组合关系,合理的进行围岩分类,对抑制围岩变形具有重要作用。     

构皮滩水电站尾水隧洞特大断面软岩开挖支护

构皮滩水电站尾水隧洞软岩不良地质洞段占尾水隧洞全长的70%以上,确保软岩洞段的安全快速开挖是尾水隧洞施工的关键,尤其一次支护的强度对洞室稳定影响极大。为此,施工中根据软岩的地质特点及尾水隧洞开挖的断面尺寸,采取分层开挖和超前锚杆的施工方式和型钢拱架进行一次支护。根据监测结果,围岩变形很小,一次支护效果良好,表明构皮滩水电站尾水隧洞大断面软岩采取的开挖方式和一次支护方式是成功的。     

引洮工程中隧洞常见病害分析

以甘肃省引洮工程总干渠中的隧洞工程为例,分析了隧洞所在区域的主要地质条件,着重研究了在隧洞施工过程中可能遇到的涌水、围岩稳定、极软岩、深埋隧洞地应力、饱水土和黄土隧洞等工程地质病害问题,提出了抽水、排水、导水相结合施工,隧洞顶拱回填灌浆以及隧洞初挖支护等水工隧洞施工方案,以防止隧洞段施工过程中各种地质病害的发生。     

隧洞软硬岩交界处洞室开挖、支护施工方法

文章通过位于某水库右岸引水隧洞的施工过程,介绍了对于软硬岩相交的特殊地质条件下隧洞开挖、支护的施工方法,主要从土方洞挖、石方洞挖、超前锚杆、钢筋制安、型钢拱架、喷护混凝土,施工方法及防护措施等方面,阐述了隧洞软硬岩交界段施工的要点。     

寺坪电站引水隧洞坍塌冒顶综合处理施工技术

湖北省保康县寺坪水电站引水隧洞洞室围岩为页岩,砂质岩,一般为薄层状结构,易风化,裂隙发育,岩体完整性差,局部较破碎;洞室围岩类别一般为Ⅲ类,部分为Ⅳ、Ⅴ类围岩,局部易发生掉块和塌方等工程地质问题.隧洞出口压力钢管段在洞挖施工中于2005年3月17日和7月30日先后两次发生坍塌冒顶事故.通过对坍塌冒顶区域上部进行回填和固结灌浆后,在洞内坍塌体顶部打管棚超前支护,然后采取"短进尺、强支护"的措施,边清挖、边用钢拱架跟进支护,得以安全顺利穿越隧洞坍塌冒顶段.就引水隧洞坍塌冒顶综合处理施工技术进行探讨.