锦屏二级水电站深埋引水隧洞岩爆特征及防治措施

硬脆性大理岩条件下深埋隧洞的岩爆问题是西部开发建设中遇到的工程难题之一。文中通过对锦屏二级水电站辅助洞、施工排水洞与引水隧洞施工中发生的岩爆规律与特征的分析总结,提出了该地区地质条件下岩爆的基本条件、分类、风险分区、时空分布特征等。文中阐述了岩爆防治设计思想与原则,并从设法降低潜在震源区的应力水平与设法提高围岩的抗震(抗冲击)能力两个方面出发,针对TBM掘进与钻爆法掘进的不同开挖方案,分别提出了不同的岩爆防治措施。     

隧道主支洞交叉部位施工技术

隧道主支洞相交地段处于复杂的三维受力状态,在复杂地质条件下隧道施工过程中必须尽快完成支护,尽快控制围岩变形,保证作业施工安全,使该部位的围岩处于稳定状态。在对主支洞的围岩地质、断面和施工条件等因素进行分析的基础上,运用隧道工程理论,结合辽西北供水工程的12号支洞施工要求,给出主支洞开挖方案、施工流程及支洞过渡段和主洞加强段施工关键技术等,结果表明:通过对隧道断面钻爆参数、围岩支护参数的控制及监控量测数据的反馈,在复杂条件下隧洞开挖施工中可减小对地层的扰动,确保围岩的稳定以及支护与地下结构的安全。     

供水长隧洞TBM施工方案论证

结合地质条件,通过工程设计、施工组织设计与经济分析,本文对某供水隧洞采用钻爆法及TBM全断面掘进机施工方案进行了论证。     

青海引大济湟调水总干渠工程引水隧洞TBM

1工程概况引大济湟工程是青海省内引大通河水穿越大坂山补给水资源紧缺的湟水河的长距离调水工程,由石头峡水库、调水总干渠、黑泉水库、湟水北干渠、西干渠等工程组成。引水隧洞是调水总干渠工程中最关键的工程,全长24.17km,隧洞进口段3025m采用钻爆法施工;出口段先采用钻爆法施工1200m,然后采用TBM施工19.94km。TBM施工洞段采用预制钢筋混凝土管片衬砌,每环6块,管片外径5.7m,内径5m,宽1.5m,采用错缝拼装。管片与围岩之间的空隙用豆砾石充填并进行豆砾石回填灌浆。引水隧洞穿越的地质主要为:泥岩夹砂岩、煤线及含碳泥砂岩、砂砾岩、泥质…     

浅析N-J工程不良地质条件下敞开式TBM掘进施工

为解决不良地质条件对TBM掘进施工造成的极大困难,结合N-J水电站工程引水隧洞敞开式TBM掘进段试掘进期间的施工实践,首先总结了敞开式TBM隧洞围岩分级方法;然后根据收敛变形、多点位移计等监测结果,通过不断调整、优化,总结了对应于TBM隧洞围岩分级的支护结构参数;最后将该支护结构参数与钻爆法的支护参数进行比较,给出了围岩破碎带敞开式TBM施工的技术措施,确保TBM能在安全、稳妥的条件下施工。     

锦屏二级水电站TBM选型及施工关键技术研究

 锦屏二级水电站引水隧洞属于深埋特长隧洞,其中2条引水隧洞施工采用敞开式硬岩掘进机(TBM)进行施工。引水隧洞TBM开挖直径12.4 m,位列世界第二。引水隧洞穿越区域水文地质条件复杂,开挖中面临地下水预报及处理、通风、岩爆防治等三大关键技术问题。通过对大量文献资料和工程实例的研究,概述TBM近半个世纪的发展及其在隧道建设中的应用现状和主要问题。对锦屏二级水电站区域地质条件以及主要的工程地质问题进行分析,结合国内外已有的TBM施工经验,对锦屏二级TBM选型以及在施工中面临的超前地质预报、围岩稳定、高地应力及岩爆、突涌水、溶洞、有害气体、断层破碎带等不良地质条件所采用的施工方法进行分析研究,针对性地提出在各种不良地质条件的下的TBM施工对策,对锦屏二级水电站TBM施工提出建议,研究成果可供类似工程参考。     

不同开挖方式下深埋隧洞微震特性与岩爆风险分析

在分析钻爆法和TBM法开挖下围岩应力状态的基础上,基于锦屏二级水电站深埋隧洞微震监测数据,对比研究了钻爆法和TBM法开挖条件下深埋隧洞的微震特性及岩爆风险。结果表明:1钻爆法开挖引起的围岩应力集中距洞壁较远,形成的应力梯度较小;而TBM法开挖引起的围岩应力集中临近洞壁,形成的应力梯度较大。2钻爆法开挖时围岩应变能主要集中在爆破后数小时,尤其是在1 h内释放,而TBM法以连续的方式开挖卸载,剧烈的能量释放伴随着施工全过程。3TBM法开挖导致的事件震级及震源破裂尺度均比钻爆法开挖引起的大。4钻爆法开挖时,围岩积聚的应变能大多以岩体破裂的形式耗散,以岩爆形式显现的较少;而TBM法开挖时,围岩应变能常逐次释放,导致事件频繁发生,而且部分应变能以岩爆形式显现,一般地,同一小范围内常多次发生轻微岩爆,高等级岩爆孕育过程中常伴有低等级岩爆,如中等岩爆发生前伴有轻微岩爆,强烈岩爆孕育过程中伴有轻微和(或)中等岩爆,以此类推。综合上述研究结果认为,在具有强岩爆风险的深埋隧洞中,就防治岩爆而言,钻爆法优于TBM法。     

深部硬岩开挖隧洞围岩稳定性数值模拟

通过RFPA方法考虑岩石材料的细观非均匀特性,对深埋硬岩隧洞全断面一次开挖和分断面多次开挖进行数值模拟分析,直观呈现隧道围岩破裂面位置与形态渐进破坏诱致失稳的演化全过程,并与现场破坏情况对比研究,旨在揭示两种不同施工过程中应力演化、位移扩展、能量释放多个特征方面对围岩稳定性的影响及其破坏机制。数值模拟结果表明,隧洞围岩稳定性采用分断面多次开挖优于全断面一次开挖方式,为应对1#引水隧洞TBM掘进到锦屏山核部强岩爆风险,排引2#横通道往西洞段采用钻爆法超前实施导洞方案为最佳。虽然分断面开挖可以显著地降低围岩破坏风险,但不能彻底排除多次扩挖过程中围岩大塌方的情况,则建议这些洞段直接钻爆扩挖到位,让TBM步进安全通过为宜。同时深埋硬岩"城门型"隧道的破坏机制是来自侧壁破坏为主而拱形部位不存在压力拱破坏,与浅埋隧道的破坏在拱顶的破坏机制有明显区别,对认识隧道破坏机制有重要意义。     

特大断面Ⅲ类围岩TBM拆卸洞室施工技术研究

西秦岭隧道全长28.236 km,掘进采用钻爆、TBM施工综合方法。由TBM从隧道出口独头掘进17.134km,开挖断面直径5.1 m;隧道进口8.463 km采用钻爆法施工。在距离进口约8.4 km处设TBM拆卸洞室,洞室开挖断面长×宽×高(60×17.7×20.81m),衬砌后长×宽×高(60×13.4×18.34m)。洞室断面大、施工工期长、风险高、难度大为国内外罕见。特大断面III类围岩TBM拆卸洞施工技术研究,为今后类似工程提供借鉴及管理成功的实例。     

复杂地质条件城市供水工程输水隧洞施工实践

针对某城市引水工程输水隧洞的区域地质环境和工程地质条件,从钻爆开挖、竖井施工、明洞段施工等方面,阐述了输水隧洞的整体施工方案,提出了隧道施工中破碎松软、渗漏水、流砂、塌方、断层等的处置措施。     

雅砻江锦屏二级水电站引水隧洞TBM组装洞开挖

详细介绍了锦屏二级水电站东端3号引水隧洞工程TBM组装洞的开挖实践，着重阐述了TBM组装洞高边墙特大断面分四层十部的开挖方法与各层间施工的指导原则，对于国内同等类型的工程具有十分重要的指导意义。     

TBM与钻爆法隧洞开挖方式的选择

结合引黄工程北干线1号隧洞工程，从施工进度、安全、质量控制及对环境的影响等方面对隧洞。TBM掘进与钻爆法开挖方法进行了比较，提出了选择TBM进行北干1号洞的开挖方案。     

TBM在朔州隧道施工的适用性探讨

结合TBM在国内外的应用现状,从朔州隧道的工程实际出发,通过工程地质条件、洞口施工场地条件、衬砌断面、施工工期和经济性等方面综合分析了TBM施工的可行性,并给出了结论和建议,即朔州隧道不宜采用TBM法施工,推荐采用钻爆法施工.     

断层带综合地质勘察方法及隧洞围岩变形模拟研究

复杂的地质条件往往给隧洞开挖造成较大困难,详细准确地查明地质条件是隧洞工程顺利开展的基础.文章以广西桂中乐滩水库引水隧洞工程为背景,通过地质测绘、物探、钻探等综合手段查明该断层附近隧洞沿线的地质条件,并采用有限元方法进行数值模拟,得到了隧洞开挖和支护前后的应力及变形状态,有针对性地对TBM施工过程中,围岩的稳定性进行了...     

钻爆法与TBM法施工技术经济比较

本文对山西万家寨引黄工程总干线隧洞工程中，采用TBM法施工的6、7、8^#隧洞与采用钻爆法施工的9、10、11^#隧洞的投资、工期、质量等进行了分析比较，同时通过对12km长的8^#隧洞采用TBM法和钻瀑法两种不同施工方法的经济技术分析论证，得出在隧洞较长、埋深大不易于开支洞，且工期要求紧时，采用TBM法施工是经济合理的。     

抽蓄工程TBM地质钻探、超前探测智能化施工技术研究

抽蓄工程TBM隧洞施工具有超小开挖断面、地质条件复杂多变及多断层破碎带的特点。针对排水廊道隧洞、探洞、交通中导洞等洞室复杂地质预报、探测、分析、处置应对等难点，对TBM施工地质钻探和超前探测系统进行研究创新，通过理论研究、数值分析、现场试验和探测反馈、综合处置等手段，对不同地质状况探测数据和特征进行研究分析，形成一套抽蓄工程复杂地质超小断面TBM地质钻探和超前探测智能化施工成套技术，并成功应用于浙江衢江抽水蓄能项目、浙江永嘉抽水蓄能项目。     

深埋隧洞TBM开挖损伤区形成与演化过程的数字钻孔摄像观测与分析

以锦屏II级水电站3#引水隧洞为研究对象,通过事先开挖的平行于引水隧洞的2-1#试验支洞,利用数字钻孔摄像技术,对TBM掘进过程中围岩的开挖损伤区进行原位测试。基于对一系列不同时段的360°钻孔全景数字图像的综合分析,给出岩体的结构特性,得到隧洞开挖全过程中围岩裂隙的产生、发展和闭合的演化过程,分析该施工条件下的开挖损伤区范围、裂隙演化与TBM施工的关系,并探讨开挖损伤区的形成和演化机制。研究成果为现场支护设计、支护时机、围岩变形特性和地质资料分析提供直接依据。     

锦屏二级水电站深埋隧洞不同施工方法下岩石声发射试验研究

TBM(全断面隧道掘进机)施工和钻爆法是地下工程开挖的两种主要方法,不同施工方法导致围岩的扰动程度、变形破坏、自稳性、加固措施均不相同,要准确把握这些宏观特征,必须从微观上分析岩石的力学特征。本文以最大埋深2525m的锦屏二级水电站长大引水隧洞为研究对象,对不同开挖条件下的大理岩进行了声发射测试,分析了不同开挖条件下岩石的力学响应。试验结果表明:大理岩破坏过程是内部微裂纹产生和扩展过程的宏观反映,声发射信号与应力—应变曲线有良好的对应关系。在岩石破坏点的响应时间上,TBM开挖条件下的岩石应力—应变曲线在峰值强度附近表现得较为平坦,即在峰值荷载附近表现出较强的变形能力而不发生宏观破坏,同时TBM条件下的声发射振铃数比钻爆法响应要晚,表明TBM开挖条件下围岩的抗破坏能力更强一些。     

特大断面III类围岩TBM拆卸洞室施工技术研究

西秦岭隧道全长28．236 km,掘进采用钻爆、TBM施工综合方法。由 TBM 从隧道出口独头掘进17．134 km,开挖断面直径5．1 m;隧道进口8．463 km采用钻爆法施工。在距离进口约8．4 km处设TBM拆卸洞室,洞室开挖断面长×宽×高(60×17．7×20．81m),衬砌后长×宽×高(60×13．4×18．34m)。洞室断面大、施工工期长、风险高、难度大为国内外罕见。特大断面III类围岩TBM拆卸洞施工技术研究,为今后类似工程提供借鉴及管理成功的实例。     

深埋超特长输水隧洞TBM集群施工关键技术探析

北疆供水二期工程中的西二、喀—双、双—三隧洞总长516.19 km,设计采用18台TBM分段掘进,其中喀—双隧洞单洞长283.27 km,是目前世界在建最长的输水隧洞。深埋、超特长、TBM集群施工是该隧洞工程建设的显著特点,结合区域地质构造特征、工程地质条件和大量地质勘探成果,分析了存在的主要工程地质问题,提出了TBM结合钻爆法联合分段掘进的施工组织方案。并围绕深埋隧洞施工支洞及TBM进入通道型式的选择布局、超特长隧洞分段施工及TBM掘进方案优化设计、TBM集群施工及配套系统高效运行管理、地质灾害预测预报及风险防范控制、软岩变形控制及断裂破碎带安全掘进等工程建设中的重点、难点及关键技术问题,开展了分析讨论。可供TBM设计制造和长隧洞工程建设借鉴参考。