白石引水隧洞Ⅳ类围岩洞段围岩开挖支护稳定性分析与工程建议

引水隧洞凭借其良好的功用性在大型输水工程建设中得到广泛应用,但是对围岩预判不足往往会影响施工设计和稳定运行。文章以白石引水隧洞Ⅳ类围岩洞段为例,利用Flac3D有限元模型对研究洞段围岩开挖支护稳定性进行数值模拟分析。根据模拟计算结果,建议对埋深50m以上的洞段进行强化支护。     

某水电站引水隧洞局部洞段围岩变形失稳机理分析

本文从围岩工程地质条件和岩体物理力学特征对某水电站引水隧洞4个局部洞段围岩的变形特征、变形破坏原因及支护方式进行了分析和探讨,指出了引起该洞段围岩变形的不良、不利工程地质性状因素,以及施工方式和理念等方面的因素,并对隧洞施工方式提出了建议。     

深埋长大隧道稳步推进的经验响应策略

某深埋长大引水隧洞,采用钻爆法和TBM法施工,需通过绿泥石片岩段、断层破碎带、富水洞段(含溶洞)、岩爆段等不良地质段。结合新奥法和挪威法施工原理以及引水隧洞施工现状和交通洞施工经验,对不良地质洞段的施工应采取的施工策略和施工技术等进行了分析,在洞室开挖过程中及时根据围岩揭露情况调整支护参数,确保了支护的经济、有效。     

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。     

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。     

安徽省石台抽水蓄能电站高压隧洞衬砌型式分析与评价

为了准确选定安徽省石台抽水蓄能电站高压隧洞的衬砌型式,通过分析场区的工程地质条件,结合现场试验以及三维应力场回归分析结果,采用“三大准则”与外水压力对高压隧洞进行评价。结果表明：石台高压隧洞满足挪威准则与最小主应力准则,但围岩初始劈裂压力在引水隧洞上竖井下弯段以下局部洞段小于洞内静水压力,存在渗透变形破坏风险。提出在上竖井下弯段首部以下洞段采用钢板衬砌的地质建议。研究结果对确保引水隧洞围岩渗透稳定的前提下优化工程投资具有参考价值。     

Ⅳ～Ⅴ类围岩开挖大直径隧洞支护设计

通过对立洲水电站引水隧洞(开挖洞径9.1 ～ 10.2 m)开挖支护设计进行总结,介绍了Ⅳ～Ⅴ类围岩引水隧洞开挖支护的设计思路,对于以节理构造为主且渗水明显的不稳定洞段采用钢支撑、锚杆、挂网和喷混凝土作为主要的支护形式,对于稳定性差的洞段采用锚杆、挂网和喷混凝土作为主要的支护形式,对隧洞围岩都起到了良好的保护作用,各洞...     

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。     

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。     

香炉山隧洞5#支洞应急抢险段围岩参数反演及稳定性分析

在建的滇中引水工程香炉山隧洞5#支洞穿越活动断裂带,地质条件极为复杂,施工过程中发生过严重的涌水突泥灾害,围岩稳定问题极为突出,严重制约施工进度和工程安全。为深入系统地研究5#支洞应急抢险洞段合理的围岩力学参数及隧洞稳定性情况,充分利用现场监测及物探资料,采用基于神经网络和遗传算法的位移反演方法确定了应急抢险洞段围岩的力学参数;并在此基础上,模拟施工开挖支护全过程,进行了围岩稳定性分析。结果表明:在当前开挖支护条件下,5#支洞应急抢险洞段整体处于稳定状态,除桩号K0+501—513洞段右边墙围岩变形量较大外,其余部位围岩变形量整体<15 cm;塑性区深度在2~5 m范围内;支护结构受力整体处于正常水平。相关研究结果对于5#支洞后续洞段或相近条件隧洞安全快速施工具有指导意义。     

紫坪铺工程引水隧洞群现场监测与仿真反演分析

以紫坪铺工程引水隧洞群为研究对象，完成了跟踪隧洞施工过程的围岩变形监控量测。获取了围岩动态稳定性态。并利用监测结果进行了仿真反演分析。得到了相应洞段的宏观力学参数与初始地应力场。为指导下半洞施工、支护结构的优化设计等提供了可靠的科学依据。     

高地应力条件下德罗电站软岩引水隧洞洞型与支护设计

德罗电站引水隧洞具有距离长、埋深大、洞室围岩为软岩和地应力水平高的特征,确定隧洞断面形式及支护方式,是隧洞工程设计的重点及难点。针对过流能力、结构受力、施工条件、工程投资和工期控制等,对不同断面形式隧洞进行比较分析,推荐采用平底马蹄形断面。根据隧洞沿程围岩类型,确定隧洞各洞段支护方式。三维数值计算表明,德罗电站引水隧洞平底马蹄形断面选择和支护设计方式是合适的,可为同类隧洞工程设计提供参考。     

施工支洞与特大断面隧洞相交三岔口采用的开挖施工方法

某水电站引水隧洞为特大断面隧洞,其施工支洞与引水隧洞主洞相交处的三岔口具有跨度大、应力集中、围岩情况不确定、自稳能力差等特点,同时,施工中需要进行挑顶扩挖导致工序转换复杂、对围岩扰动大、应力急剧变化、极易产生掉块、坍塌事故,需要根据不同的围岩类别采取相应的支护措施并加强隧洞安全监测以确保施工安全。阐述了对三岔口部位开挖采用的施工方法进行的研究。     

长甸水电站引水隧洞不良地质段运行安全性

长甸水电站引水隧洞投运后长期处于低水位状态运行或停机状态,与设计工况的巨大差别对隧洞运行安全不利。通过三维有限元对引水隧洞地质不良洞段安全性进行了计算分析。分析表明,采用钢筋混凝土衬砌支护后,地质不良洞段围岩在长期低水位状态下运行的安全性暂时能够得到保证,但安全裕度较小,建议今后结合现场情况定期评估其安全状况。     

中条山深埋隧洞地应力及岩爆防治措施

介绍了中条山引水隧洞工程概况,为查明中条山引水深埋隧洞段初始地应力场,在钻孔内进行了水压致裂法地应力测量,根据地应力、岩性特征等分析评价隧洞围岩地应力及产生岩爆的可能性,建议本段隧洞在施工过程中采取应力释放钻孔、超前导洞、围岩加固等防治措施。     

大发水电站DCI标引水隧洞毛坪背斜段开挖支护施工措施

大发水电站引水隧洞1 300-2 280段经过毛坪背斜,地质条件差,基本为IV、V类围岩。开挖施工中采用光面爆破,针对不同围岩类别采取了不同的支护方式,同时,对塌方洞段和地下水大量涌出洞段采取了相应的工程措施。施工中取得的经验值得同行借鉴。     

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。     

引汉济渭工程秦岭隧洞围岩稳定性有限元分析

对引汉济渭工程秦岭引水隧洞开挖的初期支护施工过程围岩结构的塑性变形分布规律进行分析研究,结合计算结果,为初期支护过程围岩的稳定性提供分析依据,以便对现场施工提供合理化建议。采用非线性弹塑性有限元法,依据地下结构设计理论及岩石的Drucker-Prager屈服准则,考虑围岩和初期支护衬砌结构的整体性,对秦岭引水隧洞的Ⅲ、Ⅳ类围岩开挖和初期支护结构的施工过程进行了模拟,计算了开挖施工过程三种不同工况下围岩顶拱及侧向的塑性变形。结果表明:秦岭隧洞初期支护施工过程的三种工况下围岩结构的塑性变形主要集中在顶拱120°范围内及两侧边墙,隧洞围岩结构整体处于安全状态。     

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.     

高地温条件下深埋隧洞围岩温度—应力分析及施工对策

以位于西昆仑山区的齐热哈塔尔水电站引水发电隧洞高地温洞段为例,初步分析了工程区隧洞高地温洞段大地热流背景及其形成机理,针对隧洞围岩的高地温分布特征,建立典型高地温洞段地质模型,利用有限元软件模拟隧洞施工贯通通水后的围岩岩体温度场,并由此来推断热应力对于围岩稳定性的影响。结果表明,围岩温度90℃以上、空气温度50℃以上的高地温洞段,内外温差大于10℃(里低外高),若采用无衬砌和一次支护方案对高地温洞段围岩进行支护,该洞段内大部分区域的最大主拉应力将超过C25混凝土的抗拉强度,易产生整体拉裂破坏;若采用钢筋混凝土衬砌结构方案,则可以通过增加衬砌结构的配筋量来降低其最大主应力值,此时隧洞围岩及衬砌结构均未出现整体拉裂破坏。研究成果能够为保证该高地温隧洞的安全运行提供可靠的设计依据。