锦屏二级水电站引水隧洞岩爆段TBM穿越技术

锦屏二级水电站引水隧洞埋深大,地应力高,岩爆问题突出。结合该工程TBM岩爆段施工所遇见的岩爆现象、危害以及防治措施,总结了TBM岩爆开挖经验。     

高地应力条件下隧道TBM施工岩爆分析

高应力条件下,地下工程在脆性岩体中施工很容易导致岩爆的发生。以N-J水电站大埋深引水隧洞为研究对象,首先采用应力解除法进行现场地应力测试,发现引水隧洞的地应力以构造应力为主,最大主应力达到了107 MPa,较高的地应力水平是导致现场岩爆发生的主要原因。为进一步分析引水隧洞岩爆规律,将地应力场转换至隧道局部坐标,在考虑地应力场剪应力影响的情况下,采用能量判据,通过数值方法计算得到了岩爆的分布范围。     

高爆速炸药防治岩爆在下坂地水利枢纽隧洞开挖中的研究与运用

下坂地水利枢纽工程地处中国西部帕米尔高原,临近地震活动带并处于高地应力区。导流泄洪洞和引水隧洞穿越岩体受该区域地形地貌及岩体地质结构影响,导流隧洞局部洞段遭遇了岩爆,引水隧洞大部分洞段均遭遇了岩爆。文章介绍了导流隧洞和引水隧洞所处地理地质特点、岩爆的特点、应对岩爆处理施工措施,通过炸药爆炸机理选择爆速值大的炸药进行应力解除和降低围岩应力,实施效果良好。     

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。     

隧洞有机仿钢纤维喷射混凝土研究与应用

锦屏二级水电站引水隧洞埋深大(最大埋深2 500 m左右)、地应力量级高,隧洞开挖以后围岩普遍出现破裂损伤,严重时出现片状破坏和波速显著降低等现象。普通喷射混凝土施工存在一次性喷射厚度不够、需反复施喷、喷层易脱落、同围岩粘聚力不满足设计要求、岩爆洞段抗冲击韧性不足等问题。根据喷射混凝土配合比优化试验成果,选用了纳米有机仿钢纤维混凝土作为引水隧洞工程主要喷射混凝土类型之一,主要应用于TBM掘进洞段、钻爆法潜在岩爆洞段、或高应力问题突出的洞段,可实现快速支护、起强快、回弹少,且具有较强的抗冲击韧性,对地下水发育洞段也较适应,对隧洞安全快速掘进具有重大意义。     

N-J水电站某TBM开挖洞段岩爆倾向性判定分析

巴基斯坦Neelum Jhelum水电项目中引水隧洞埋深大,地应力高,TBM开挖过程中会突然释放岩体内聚集的应变能,有可能导致岩爆灾害发生,影响工程进度。为了分析该区域洞段的岩爆可能性,通过一系列试验获得围岩的机关力学参数,包括砂岩的抗压强度、抗拉强度、凝聚力、内摩擦角以及破碎角等,然后运用Barton判据、陶振宇判据、国标GB50218-94以及脆性判据对岩爆倾向性进行了判定分析。研究分析表明,该研究区域洞段的岩爆倾向性为中等-强烈岩爆。     

引汉济渭秦岭隧洞4号支洞开挖爆破技术浅析

引汉济渭秦岭隧洞4号支洞是为解决引汉济渭秦岭输水隧洞TBM长距离掘进出渣和通风问题而在中段设置的施工支洞,采用全断面钻爆法开挖。4号支洞施工开挖中以硬岩为主,高埋深产生高地应力,引发岩体脆性变形发生局部坍塌,在完整围岩洞段应力集中易产生岩爆,施工难度高。针对引汉济渭秦岭隧洞4号支洞地质条件设计爆破开挖方式、优化钻爆参数,获得高埋深、硬岩、岩爆地段的钻爆开挖参数,通过实践达到支洞安全、快速开挖的目的。     

深部岩体隧洞岩爆灾害影响因素分析

深部岩体隧洞施工过程中频发的岩爆灾害时常会造成大量的人员伤亡以及巨大的财产损失。基于某水电站4条引水隧洞开挖过程中的大量的岩爆实例,以数值运算为主要研究手段,从能量的角度出发对影响岩爆灾害发生的关键性因素进行了研究,结果表明:相同长度的隧洞开挖过程中随着单循环开挖步长的增大,微震能量释放值不断增大,岩爆的发生频次具有增加的趋势;当开挖速度控制在合理范围内时,围岩稳定性可以得到有效控制,当其突破到临界状态以上时,岩爆的发生频次具有显著增加的特征;在一定埋深范围内随着埋深的增加,岩爆发生的频率、强度具有明显增加的趋势;上述研究结果可以为高地应力条件下地下隧洞开挖过程中岩爆的预测与防治提供合理的科学依据。     

引汉济渭工程秦岭隧洞岭南TBM施工段岩爆防治措施探讨

引汉济渭秦岭隧洞最大埋深约2000m,根据资料分析,秦岭隧洞地应力高、埋深大具备发生岩爆的条件.本文拟对引汉济渭秦岭隧洞越岭段岭南TBM施工段（K27＋643.006～K46＋360.000）18.717km地段围岩岩爆机理进行分析、研究,提出TBM法施工通过岩爆地段的施工预防措施.     

岩爆判别准则在深埋长隧洞中的应用

岩爆是深埋长隧洞建设过程中常见的一种工程地质灾害现象。国内外工程界对岩爆问题的研究已经达到了一定的水平。根据不同的判据对国内某引水隧洞中的一段进行了岩爆问题分析,以埋深和桩号对照的形式,对岩爆的发生情况进行了预报和预测,为施工过程中岩爆的预防提供了依据。并对岩爆研究和防治的前景做了展望。关     

宝兴水电站引水隧洞工程安全管理

宝兴水电站引水隧洞线路长,埋深大,地质条件复杂,地下水丰富,岩爆洞段多,临时支护方式多样,导致了隧洞施工的高危险性和事故易发性,增加了引水隧洞工程安全生产的管理难度。隧洞施工宜树立"珍惜生命,安全第一"的自我保护意识,尽量避免安全事故。现场安全管理是一项较为复杂的工作,需要人们从长期的工程建设实践中不断摸索、总结,使之更具科学性、预见性和可操作性。     

引汉济渭工程秦岭引水隧洞岩爆三维 NPR 支护技术

针对引汉济渭工程秦岭引水隧洞岭北段频繁产生岩爆灾害、原支护结构破坏等问题，对秦岭引水隧洞岭北 段进行地质勘测调查，分析隧道围岩岩爆破坏特征及破坏模式，开展超深隧洞岩爆三维负泊松比（negative Poisson’s?ration，NPR）高应力补偿支护体系研究工作。采用现场勘查等方法，对隧道地质条件及岩爆破坏成因进 行分析，并采用对比试验的思想设计出秦岭引水隧洞岭北段岩爆监测预警试验方案，提出以微观 NPR 锚杆为核心 的三维 NPR 高应力补偿支护体系；通过现场试验分析新支护体系下围岩岩爆控制程度及其支护效果。结果表明： 以微观 NPR 锚杆为核心的三维 NPR 高应力补偿支护体系能有效控制隧道围岩岩爆灾害发生，新支护体系试验段 微震能量、频次均明显降低，爆坑深度、钢拱架受力和变形量明显减小。研究成果可为超深隧道岩爆灾害的防治 提供参考。     

深埋长大引水隧洞Ⅳ类围岩光面爆破设计

锦屏二级水电站引水隧洞处于高山峡谷岩溶地区,上覆岩体一般埋深1 500～2 000 m,最大埋深约2 525 m,具有埋深大、洞线长、洞径大的特点,地质条件复杂,主要工程地质问题有高地应力、岩爆、突涌水、高地温、有害气体、围岩稳定性差及隧洞穿越多条断层破碎带等。钻爆开挖的质量好坏直接影响工程的整体施工进度和施工安全。控制好开挖质量,将有效减少高地应力影响、岩爆的发生和围岩稳定性差引起的塌方等地质问题。     

山西中部引黄工程东干线隧洞岩爆预测

以山西中部引黄工程东干线为研究对象,利用工程勘察资料,利用工程地质方法对隧道中是否存在岩爆问题进行了评价,查明了不同埋深、不同岩性条件下,硬岩产生岩爆的可能性,经综合评价,该工程隧洞埋深较浅时不存在岩爆可能性,埋深较大时存在发生轻微岩爆（Ⅰ级）—中等岩爆（Ⅱ级）的可能性.建议在隧洞施工中加强地应力和岩爆监测,以保证隧洞施工安全.     

锦屏二级水电站西端引水隧洞主要施工技术

锦屏二级水电站4条引水隧洞单洞长度约16.67 km,开挖洞径13.0~13.8 m,埋深1 500~2 000 m,水文地质条件复杂,具有长洞线、高埋深、大洞径的特点。针对具体施工条件制定并实施了超前地质预报、岩爆防治、突涌水处理等技术措施,并引进了世界先进设备,自主研发水平曲面滑模,较好地解决了高埋深、高地应力、大流量突涌水、强岩爆等问题,可供类似工程借鉴。     

锦屏二级水电站引水隧洞工程强岩爆综合防治措施研究

锦屏二级引水隧洞工程一般埋深1500～2000m,最大埋深2525m,具备发生强至极强岩爆的条件,工程开工以来已发生多次强岩爆.为最大限度降低强岩爆对工程安全和进度的影响,结合辅助洞和排水洞的施工经验,锦屏二级引水隧洞工程采用了微震监测、应力爆破解除、中空预应力注浆锚杆、水涨式锚杆、纳米仿钢纤维混凝土等综合防治措施.这些措施的综合运用在水电和交通隧道工程领域尚属首次,并已取得一定成果.     

锦屏超高压岩体水压致裂法地应力测试系统研制与应用

锦屏二级水电站引水隧洞上覆岩体一般埋深1 500～2 000 m,最大埋深约为2 525 m,具有埋深大、洞线长、洞径大的特点,为超深埋长隧洞特大型地下水电工程。最大地应力可达到70 MPa以上,在隧洞开挖过程中,由于存在超高的地应力,局部岩体出现了强烈的岩爆和变形,给隧洞的设计、施工及安全带来很大的困难和隐患。加上钻孔中经常出现岩饼现象,常规的孔径应变法和水压致裂法地应力测试难以有效进行。为了能够实测到深部岩体的地应力状况,开展了超高压应力状态下的岩体地应力测试方法研究,成功研制出了超高压水压致裂法地应力测试系统,并在锦屏工程中得到了实际应用,取得了良好的测试成果。此测试系统的成功研发,为将来在公路、铁路、水电和矿业等领域的超埋深超高地应力的测试提供了条件。     

小浪底引黄工程深埋隧洞地应力及地温问题分析

根据小浪底引黄工程2#隧洞深埋隧洞段的地应力及地温测试成果,推算最大埋深段的地应力及地温,分析其岩爆及高地温问题对隧洞开挖施工的影响,并提出处理措施。     

滇中引水工程香炉山深埋长隧洞高地应力与硬岩岩爆分析研究

滇中引水工程香炉山隧洞属典型深埋长隧洞。通过钻孔地应力测试和三维应力场分析,隧洞区存在高地应力条件,采用岩石强度应力比法,以工程地质剖面图为基础,结合大地电磁测深EH4探测成果,综合考虑围岩岩性、地下水条件等,对可能产生岩爆洞段和岩爆等级进行分析预测。结果表明,香炉山隧洞岩爆问题总体不突出,产生岩爆可能性较大的洞段共有6段。研究成果为隧洞设计和施工提供了地质依据,并可为类似工程提供借鉴。     

中部城市引松供水工程引水隧洞岩爆问题预测

在充分分析地质条件、地应力及施工方法基础上,采用理论及经验法对引水隧洞深埋(埋深>300m)段进行岩爆问题专门分析、估计,给出岩爆问题结论,同时提出岩爆问题对策,为设计提供依据.