高外水压力下深埋隧洞衬砌与围岩联合承载设计研究

在深埋隧洞的设计中,高外水压力常常成为制约隧洞结构设计的关键因素。本文结合新疆某深埋隧洞工程,秉承衬砌与围岩联合承载的设计理念,考虑固结灌浆对围岩的加固及堵水作用,对比分析了灌浆圈厚度、渗透系数及排水孔深度和布置对外水压力的影响。同时,通过有限元方法模拟固结灌浆圈与衬砌间的接触粘结作用关系,从接触粘结强度的影响机制出发,分析了高外水条件下隧洞衬砌、固结灌浆圈、原状围岩之间的传力性能,得到了不同粘结强度下隧洞支护结构的承载状态,并据此实现了对隧洞衬砌—围岩系统联合承载能力的评价,从而完善和优化了支护设计。     

水工隧洞混凝土和钢筋混凝土衬砌考虑围岩固结灌浆效应的估算

一、前言在水利电力部《水工隧洞设计规范(SD134—84)修订说明》中提到:“固结灌浆是加固围岩,提高围岩承载能力和减少渗漏的重要措施,特别是当围岩裂隙较发育的洞段进行固结灌浆对围岩稳定,保证隧洞安全运行,延长隧洞使用年限起着重要作用”。工程实践表明,经围岩固结灌浆后,围岩弹性抗力系数可提高1.33～4.0倍(见表1),由此可见,围岩固结灌浆能提高围岩承载能力是无疑的。当考虑隧洞衬砌与围岩联合受力作用时,对能适     

白衣河水库工程泄洪输水隧洞围岩固结灌浆效果分析

固结灌浆可以有效地提高岩体的强度、完整性及渗透性能,白衣河水库工程泄洪输水隧洞围岩破碎,抗渗性能较差,围岩条件不能满足规范要求,因此需采用固结灌浆提高围岩的抗渗性能。通过对白衣河水库工程泄洪输水隧洞围岩灌浆压水试验和平均单位耗灰量成果进行分析可以得出:固结灌浆可有效提高围岩的抗渗指标。     

立洲水电站引水隧洞固结灌浆试验研究

木里河立洲水电站引水隧洞沿线工程地质条件和水文地质条件较为复杂,均应对隧洞围岩进行固结灌浆,提高围岩的整体性,降低围岩渗透系数,充分利用围岩的承载能力,形成一定范围的围岩固结圈,达到与衬砌结构联合受力的目的.因此,在引水隧洞固结灌浆工作大范围展开之前,通过灌浆试验来确定各项参数是非常有必要的.笔者根据该工程的地质条件、试验目的和试验内容,将灌浆试验分为三段试验区,以获得合理的灌浆参数、适合的灌浆工艺,从而指导灌浆工程的实施,保证各标段引水隧洞固结灌浆的可靠性并达到节约灌浆工程投资的目的.     

钻孔弹模计在高压水工隧洞围岩复合灌浆效果评价中的应用

高压水工隧洞围岩地质缺陷多采用水泥或水泥化学复合灌浆以提高围岩的强度、均匀性、抗渗性,及其与衬砌的协调变形能力,而如何通过原位实测获得围岩的变形指标参数是进行灌浆效果评价和围岩与衬砌系统稳定性评价的关键因素或参数之一。基于某抽水蓄能电站高压水工隧洞围岩缺陷灌浆处理,介绍了钻孔弹模计的基本原理、测试方法、数据处理与应用;采用钻孔弹模计对隧洞围岩化学固结灌浆前后的围岩变形指标进行了测试,实测结果不仅可直接用于固结灌浆效果评价,还可为围岩与衬砌系统的稳定性评价提供依据,该试验方法和手段具有广泛的实用性。     

小湾水电站导流隧洞回填、固结灌浆施工

小湾水电站导流隧洞洞身围岩约40%为Ⅲ、Ⅳ类围岩,岩体较破碎,为改善隧洞围岩条件,对导流隧洞顶拱衬砌混凝土段进行回填灌浆,并对Ⅲ、Ⅳ类围岩段进行固结灌浆。介绍小湾水电站导流隧洞回填、固结灌浆基本施工方法。经检查孔资料分析,各次序孔单位耗灰量注入率随着孔序的加密有明显的递减;检查孔压水每段都小于隧洞设计防渗标准3 Lu。通过回填、固结灌浆、隧洞围岩条件已得到明显的改善。     

大伙房输水工程隧洞固结灌浆设计技术研究

对辽宁省大伙房水库输水工程施工一标水工隧洞段固结灌浆设计技术参数作了总结性叙述,详细论述了水工隧洞工程固结灌浆的目的及其重要性,依据隧洞围岩特性、隧洞工况条件,阐明了固结灌浆施工工艺技术参数的选取、浆液性能分析及选定,并通过灌浆后质量成果分析,验证了设计技术参数研究成果。     

南水北调中线岗头隧洞回填及固结灌浆施工技术

隧洞在混凝土衬砌施工结束后,为提高围岩承载能力和减少渗漏,采用灌浆施工措施对围岩进行加固,特别是对围岩裂隙较发育的洞段进行灌浆,对围岩稳定、保证安全运行、延长隧洞寿命有显著的作用。对南水北调中线京石段应急供水工程漕河段岗头隧洞回填及固结灌浆施工技术进行总结研究,主要阐述了岗头隧洞的地质特点,对回填灌浆和固结灌浆的工艺设计和施工进行总结,结合现场施工过程对灌浆质量控制和特殊情况处理进行介绍。     

输水隧洞固结灌浆设计探讨

在水工输水隧洞上,固结灌浆是加固围岩、提高围岩承载能力及减少渗透的重要措施,合理的固结灌浆设计对隧洞安全尤为重要。结合宁夏固原地区(宁夏中南部)城乡饮水安全水源工程7#输水隧洞,对小断面隧洞的固结灌浆设计进行了探讨,根据现场生产性试验,提出4孔、5孔交错布置的设计方案。结果表明,该方案的实施在减少工期、节省投资的同时,灌浆效果满足设计要求,可供类似工程参考。     

水工隧洞固结灌浆效果声波检测与评价

为了对水工隧洞固结灌浆效果进行检测和评价 ,采用了声波法作为检测手段 ,通过检测设备记录下的波形来反映灌浆后围岩强度或完整性的改善情况 ,从而利用灌浆后 ,围岩声速提高率指标 ,声速验收指标、声速频态分布、对隧洞围岩灌浆实施评价。     

富水隧洞排水设计及效果分析

在富水区开挖深埋无压水工输水隧洞,高外水压力是影响隧洞衬砌稳定的最重要因素,合理的排水设计对隧洞安全尤为重要。结合宁夏固原地区(宁夏中南部)城乡饮水安全水源工程7~#大湾输水隧洞,对深埋高外水隧洞的排水设计进行了探讨,提出结合围岩固结灌浆和钻孔安装毛细透排水管(不穿透固结灌浆层)的设计方案,并采用平面渗流有限元方法对排水效果进行了分析,结果表明,该排水设计方案能有效减少衬砌上承受的外水压力,且可靠性强,对周边地下水平衡影响较小,可供类似工程参考。     

隧洞固结灌浆对岩溶地下水径流路径及隧洞受力影响探索

隧洞固结灌浆不仅增强围岩自身稳定性,对地下水形成的外水压力有折减作用。岩溶山区岩溶管道系统发育,水文地质条件复杂,隧洞与岩溶管道系统常交叉连通,隧洞固结灌浆施工时要慎重处理;根据水工隧洞建筑物断面形状、隧洞与地下水径流路径相对位置关系,以及水文地质单元的不同,采用固结灌浆措施有差别,当隧洞位于岩溶管道系统上部时,固结灌浆以不要改变原始岩溶管道补排径关系为原则,再考虑尽量固结围岩;当隧洞位于系统下部时,封堵连接岩溶管道系统的通道,加强固结灌浆,增强围岩体抵抗地下水能力,保护衬砌混凝土结构。     

锦屏二级水电站引水洞绿片岩段灌浆试验研究

针对锦屏二级水电站1号引水隧洞绿片岩洞段普通水泥灌浆无法满足设计要求的问题,笔者及时开展加强固结灌浆试验研究,结合工程现场实际条件,对比分析细水泥灌浆和化学灌浆方案设计参数、施工功效、经济投入及处理效果。细水泥灌浆方案技术可行且更为经济合理,能够解决绿片岩洞段围岩抗变形稳定难题。工程投运7年,隧洞绿片岩洞段各项监测成果显示围岩处于稳定状态,表明加强固结灌浆设计方案和施工处理措施选择合理。     

声波检测在水工隧洞固结灌浆中的应用及探讨

以某水电工程中输水隧洞固结灌浆为例,应用声波检测对检测孔分别进行灌前、灌后全孔段声波无损检测。通过检测,了解灌前、灌后引水隧洞检测孔全孔段围岩的声速值变化情况;确定固结灌浆后一定龄期的检测孔全孔段围岩声速值;通过数据分析评价此次固结灌浆效果并得出结论,使无损声波检测在水工隧洞灌浆工程应用中具有一定的指导意义。     

深埋水工隧洞衬砌渗透压力控制措施研究

我国西部高山峡谷地区水电站工程地下水位高, 深埋水工隧洞衬砌外水压力大, 防渗排水措施要求高。为减小作用于衬砌上的外水压力, 提高衬砌结构的安全性和经济性, 同时减小排水对地下环境的影响, 需要采取合理的围岩防渗排水措施。结合某在建水电站工程, 拟采用固结灌浆、排水孔等防渗排水措施, 建立泄洪洞的三维有限元模型, 精细模拟固结灌浆和排水孔作用, 研究不同方案下隧洞围岩浸润面变化和衬砌所受渗透压力分布规律。结果表明:泄洪洞深部固结灌浆可大幅减少围岩地下水内渗, 有效降低对地下水位的影响, 有利于生态环境保护;排水孔的排水降压作用显著, 可有效减小衬砌所受外水压力。若需兼顾考虑地下水环境影响及有效减小衬砌所受外水压力时, 可采用深固结灌浆联合浅排水孔的处理方案, 且建议固结灌浆范围为5~8 m, 排水孔深度1~2 m。     

锦屏二级水电站引水隧洞围岩固结灌浆设计与实践

锦屏二级水电站工程等级高,引水隧洞埋深大、地应力高.沿线揭露的水文地质条件复杂,科学合理的灌浆设计是引水隧洞结构安全、渗透稳定的基本条件.为实现围岩作为隧洞防渗承载主要结构体的设计思路,现场根据引水隧洞沿线不同地质条件和防渗要求,有针对性地进行了引水隧洞各类固结灌浆的设计.本文主要论述了引水隧洞高压防渗固结灌浆、常规破...     

锦屏二级深埋长大水工隧洞安全监测关键技术

深埋长大水工隧洞在高地应力、高外水压力等因素的影响下,围岩变形及支护结构受力情况是工程中关心的问题。安全监测是指导设计与施工、了解工程安全状况的重要手段,深埋长大水工隧洞的不确定性给安全监测带来极大的困难。通过锦屏二级水工隧洞安全监测的工程实践,介绍了深埋条件下不同围岩类别的变形及支护结构受力特点,从变形、渗流、应力等角度深入分析了深埋隧洞安全监测中的关键技术,总结了仪器设备埋设的经验,为类似工程提供了参考。     

富水强蚀变岩洞段注浆模拟试验及应用研究

针对某深埋隧洞工程富水强蚀变岩ＴＢＭ洞段存在的塌方、挤压大变形和流沙等问题,通过选取强蚀变岩为试验材料进行注浆模拟试验,研究了浆液在围岩中的扩散范围和固结强度特征,以及注浆方位对注浆效果的影响。研究结果表明:强蚀变岩块状渣体含量越高,浆液扩散越容易,围岩固结效果越好;距离注浆管越近处的围岩固结性能越好,灌浆材料发泡倍数越低,围岩固结强度越高;不论何种注浆方位,侧面取样强度要高于顶面取样强度。在此基础上,结合现场情况对富水强蚀变岩ＴＢＭ洞段护盾部位和掌子面部位的注浆参数及支护设计进行了优化,达到了预期的止水和围岩加固效果。     

敞开式TBM长大隧洞分时段灌浆施工

介绍敞开式TBM隧洞灌浆施工,对大埋深、多岩性、地下水发育等地质条件复杂的隧洞灌浆进行阐述。隧洞灌浆常在二次衬砌后进行,由于隧洞埋深大、水压大等特点,在敞开式TBM长大隧洞灌浆施工中,采取在初期支护完成后和二次衬砌后进行两个时段固结灌浆和回填灌浆,第一时段在隧洞衬砌之前进行,为无盖重高压固结灌浆;第二时段为隧洞补强固结灌浆,在回填灌浆结束后安排施工。     

对水工隧洞固结灌浆设计有关问题的认识

对水工隧洞固结灌浆设计关键点作了总结叙述,特别强调了固结灌浆浆液性能的重要性,从围岩裂隙注入能力、浆液结石强度、灌浆施工工艺等方面,说明了水工隧洞固结灌浆采用超细水泥、单一稳定浆液的重要性,并对湿磨水泥浆液性能作了简要介绍。