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。     

深埋隧洞岩爆成因机理分析与防治研究

岩爆是围岩处在高应力场条件下产生岩片飞射抛撒以及洞壁出现片状剥落的现象。岩爆是地下工程的一种特殊现象,但是国内外对岩爆的研究还尚需深入了解。通过对锦屏二级水电站深埋隧洞的研究,了解高地应力条件下隧道在施工开挖过程中的岩爆机理、岩爆治理措施,通过FLAC[3D]软件模拟出隧洞的主应力,进而通过数值分析判断是否发生岩爆。更多还原     

抢风岭隧道围岩地应力场研究及岩爆预测分析

为了研究抢风岭隧道工程区地应力分布情况,采用水压致裂法进行了地应力测试。根据测试成果,结合有限单元法及多元线性回归对工程区应力场进行了分析。回归分析结果显示：沿隧道轴线,最大水平主应力大于自重应力,该地区是以水平应力场为主导,最大水平主应力方向总体上接近NE向。最后,根据地应力资料对隧道围岩进行了施工期岩爆预测分析,表明在埋深270～400 m完整坚硬的岩石洞段,施工期有发生中等岩爆的可能。     

深埋隧道岩爆影响因素及其预测研究

受自重应力影响,深埋隧道往往存在高地应力,岩爆是其开挖过程中常见的地质五灾害之一。影响岩爆的因素众多,一般认为与地质构造、地应力大小、围岩岩性、隧道埋深及施工条件等有关,需要综合多种因素共同考虑。总结已有研究,可将岩爆影响因素分为两类:一是岩石内部影响因素,二是岩石外部影响因素。结合岩爆案例及文献资料,本文归纳分析了影响岩爆的主要因素和特征,提出了相应的防治措施,为深入开展深埋隧道的岩爆孕灾机理、预测预警和防治措施研究提供了参考。     

基于地应力实测与能量判据的深埋隧道岩爆预测

根据巴基斯坦N-J水电站TBM引水隧洞地质构造和岩体赋存状况,采用套孔应力解除技术对深埋TBM隧道进行了现场地应力实测,进而依据地应力场分布差异将其分为构造和非构造应力影响区。岩石力学室内试验结果表明:砂岩的储能极限对卸载速率不敏感,在一定初始围压下基本为定值。在此基础上,从岩爆能量角度采用数值模拟分析揭示深埋隧道围岩能量分布变化规律,预测不同埋深、不同地应力场条件下隧洞岩爆的级别及规模范围。研究成果可为深部地下工程岩爆的预测提供一种新的思路。     

小孟底沟水电站引水隧洞岩爆预测和防治对策

以小孟底沟水电站工程引水隧洞为例,依据隧洞区地应力的测试值及地应力场模拟与反演,综合分析了隧洞区地应力和隧洞围岩应力的分布规律,在此基础上计算获得开挖后洞周围岩应力值。在分析岩爆发生条件的基础上,根据工程区地应力、岩性等特征,采用多种岩爆判别方法,对引水隧洞围岩发生岩爆的可能性及岩爆级别进行了综合预测,给出勘察设计阶段隧洞产生岩爆的可能性及级别,从而为设计和施工提出应对岩爆的工程对策。     

深埋隧洞超前应力释放爆破方式优化研究

岩爆已成为岩石地下工程和岩石力学领域的难题,对围岩进行超前处理,能够改善围岩内部应力,降低岩爆发生的频率和等级。通过对引汉济渭工程秦岭隧洞岩爆段进行超前应力释放爆破研究,采用掌子面周边布孔与中部布孔两种爆破方式,通过微震监测系统测定能量释放量,对比两种爆破方式对围岩内部应力的降低程度。结果表明:采用超前应力释放爆破对围岩内部应力进行释放是行之有效的,能够降低岩爆带来的安全风险;爆破孔位布置、孔深、孔径、炸药选择、装药方式、装药量等应根据围岩情况进行实时调整,采用掌子面周边位置布孔实施超前应力释放爆破效果优于在掌子面中部布孔实施超前应力释放爆破。     

深埋特长引水隧洞岩爆预测综合研究

以南水北调西线一期工程引水隧洞为例,依据工程区地应力的现场实测及地应力场模拟与反演,综合分析评价了隧洞工程区地应力和隧洞沿线围岩应力的分布规律,并在分析岩爆发生条件的基础上,根据工程区地应力、岩性等特征,采用多种岩爆判别方法,对引水隧洞围岩发生岩爆的可能性及岩爆级别进行了综合预测.     

雅鲁藏布江峡谷段某深埋隧道岩爆特征分析

拉萨至日喀则铁路以隧道形式穿越雅鲁藏布江峡谷段。受区域地质环境的影响,区段内盆因 拉围岩内构造应力集中,施工过程中岩爆问题突出。在对现场地应力数据和隧道围岩物理力学特性参 数的实验测试的基础上,分析了盆因拉深埋隧道花岗岩、片麻岩和闪长岩围岩体的弹性应变能、强度和 变形脆性系数以及弹性应变能等指标,进而分析了围岩体岩爆倾向。利用ＭＩＤＡＳ有限元软件计算了隧 道洞壁最大切向应力,应用ＲUｓｓｅｎｅｓｓ和Ｂａｒｔｏｎ判据对围岩岩爆强度进行了评判。其中花岗岩具有轻微 —中等岩爆倾向;片麻岩具有中—强岩爆倾向,局部具有轻微岩爆倾向;闪长岩具有强岩爆倾向,局部具 有轻微—中等岩爆倾向。计算结果和施工监测结果一致,研究结论为该区域类似工程施工提供了参考。     

南水北调西线工程深埋隧洞岩爆分析及预测

岩爆是一种典型的地质灾害,如何对岩爆进行预测已成为地下工程领域研究的热点和难点问题。为评价南水北调西线工程深埋隧洞岩爆发生的可能性,提出采用岩性分析、地应力实测及有限元分析相结合的方法进行岩爆预测。在研究中,从工程地质的角度,基于隧道围岩岩性分析、现场地应力实测及地应力场的反演分析,对隧道开挖后应力场进行了有限元数值模拟,综合分析了西线工程隧道初始地应力场沿轴线分布规律以及隧道开挖后不同埋深处岩爆发生的等级。结果表明,该工程岩爆等级大部分为中等岩爆。