弱光栅技术在隧洞深层围岩变形监测中的应用

隧洞深层围岩变形监测对确保隧洞工程安全具有十分重要的意义，但传统监测技术难以满足目前隧洞监测的要求。弱光栅传感技术具有高密度、高精度和耐腐蚀性等特点，为隧洞监测领域提供了新的思路和技术手段。本文以平阳县南湖分洪隧洞工程为例，基于弱光栅技术设计了隧洞深层围岩变形监测方案，实现了对隧洞钻爆开挖期和开挖后期的深层围岩变形的原位实时监测。研究结果表明：本文研发的弱光栅感测光缆装置可以有效监测隧洞深层围岩变形；变形主要发生在浅部围岩，随着围岩深度增加变形程度减小；隧洞的钻爆开挖施工影响围岩变形，横向范围可以达到160m,纵向深度范围可以达到25m,且以围岩收敛变形为主；开挖后期围岩变形较小，保持基本稳定状态。研究结果可为同类隧洞工程变形监测与评价提供相应参考。     

高跨比对城门洞形土质隧洞变形的影响分析

土质隧洞的开挖稳定是一个复杂的加载卸载过程,在土体中修建隧洞的施工难度远远大于修建同类型的岩石隧洞;鉴于目前对土质隧洞的变形特性研究尚不够深入,在设计和施工中可供借鉴的资料和经验有限,文中借助数值分析软件FLAC3D对不同高跨比的隧洞的围岩变形进行了分析研究,讨论了其对围岩变形及围岩位移释放系数的影响规律,为类似的隧道工程设计和施工提供借鉴与参考。     

不同TBM掘进速率下洞室围岩开挖扰动区研究

 在不同卸荷速率下三轴加卸载室内试验成果的基础上,以Hoek-Brown经验强度准则为依据,拟合出在不同卸荷速率下板岩的力学参数(黏聚力和内摩擦角)。在分析TBM掘进特点的基础上,提出能反映其特点的数值模拟方法,并在FLAC3D程序中引入加卸载准则,对不同掘进速率下隧洞围岩的开挖扰动效应进行数值模拟研究。结果显示：掘进速率越快,围岩开挖扰动效应越小,围岩越稳定;隧洞围岩在开挖后变形较为均匀;在隧洞的径向,位移和应力变化较为明显的呈现为3个区域,即强变化区、弱变化区和平稳区;最大主应力随着洞径方向逐渐由单向应力状态向二向应力状态和三向应力状态转变,第二偏应力不变量在隧洞轴向方向形成一闭合的应力集中区域,称为“应力墙”,该区域在TBM掘进过程中对刀头切割岩体达到破岩的效果极为有利;隧洞围岩开挖扰动区随TBM掘进速率变化较大,当掘进速率增加一倍后,其扰动区由1.1 m降低到0.4 m,减小了64%。     

秦岭输水隧洞微震活动特征研究

岩爆是深埋地下岩体工程中面临的世界性难题。针对秦岭输水隧洞岭南工程开挖过程中面临的岩爆问题,本文基于微震监测技术,分析了相邻洞段不同开挖方式、相同开挖方式不同洞段条件下的微震活动特征。结果表明:微震活跃性与岩爆风险高低密切相关,可作为岩爆防治的重要参考依据;埋深与岩性相近条件下,钻爆法比TBM法的微震能量相对更低,岩爆风险相对更低,但TBM法掘进效率更高;微震活跃性与开挖进尺、隧洞埋深不存在明显正相关性,围岩较好、微震活跃性较低时可适当增加掘进速度,提高开挖效率,当围岩变差、微震活跃性较高时宜适当降低掘进速度,延缓或降低岩爆风险。本研究结果可供类似工程岩爆防治和微震监测参考。     

小断面输水隧洞涌水塌方处理技术

小断面输水隧洞开挖过程中涌水、塌方事故将严重影响工程的成本控制以及施工安全。结合龙开口引水灌溉工程12号隧洞施工过程中出现的涌水塌方事故,针对事故原因提出固结灌浆、超前支护处理技术,自进式锚杆的高效固结作用和短开挖、强支护方法限制了软弱破碎围岩变形的自由发展,实现了小断面隧洞穿越不良地质段的快速掘进,在本隧洞开挖中应用效果显著。     

不同开挖方式下隧洞数值模拟分析

以Ⅱ类围岩为例,通过建立隧洞的三维FLAC3D数值模拟模型,分别分析了隧洞施工过程中全断面开挖和上下台阶开挖两种开挖方式对隧洞围岩的应力场、位移场及塑性区的影响,为解决隧洞开挖的设计和施工提供了重要的理论意义和工程实际价值。     

深部岩体群洞开挖顺序对围岩稳定性影响分析

针对多孔隧洞围岩开挖的长期稳定性,以锦屏二级水电站引水隧洞为工程背景,对三种不同的开挖工况进行模拟分析,研究多孔隧洞开挖顺序对围岩长期稳定性的影响。得到了洞室间隔开挖,应力集中范围较小,发生滞后岩爆等围岩变形破坏的可能性小,因此,对于多洞隧道开挖采用间隔开挖法有利于降低滞后岩爆的风险。     

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。     

谈软岩隧洞围岩稳定分析及施工方法

结合影响围岩稳定性的因素,对软岩地区隧洞围岩稳定性进行了分析,并以实际工程为例,探讨了软岩隧洞围岩开挖的施工方法,以期为相关施工单位提供参考。     

软岩隧洞开挖施工技术

在软弱围岩条件下采用钻爆法开挖隧洞,应采取措施减少爆破的负影响并加强支护以保证围岩的稳定。本文结合工程实际介绍了软岩条件下隧洞开挖和支护的施工方法。并阐述了软岩隧洞钻爆开挖的施工经验。     

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。     

引黄工程TBM掘进隧洞的施工特点

介绍了万家寨引黄工程南干线4号～7号隧洞工程概况，就全断面双护盾岩石掘进机(TBM)掘进隧洞的施工过程作了详细论述，指出该掘进方法是开挖与衬砌平行作业，具有施工速度快、效率高、施工安全等特点。     

隧道围岩力学特性的敏感性分析

在深埋软岩引水隧洞工程中,为掌握隧洞施工期围岩变形特征,开展对隧洞支护时机的研究,需要确定准确的岩石力学参数以反映真实的围岩力学特性。文章依托实际隧道工程,借助有限差分软件FLAC3D建立反映隧洞开挖支护工序以及蠕变过程的三维数值仿真计算模型,采用极差法研究隧洞围岩基本力学参数对围岩变形的影响,并确定待反演参数;基于正交试验设计构建25组待反演参数组合,代入到数值模型中进行计算,得到监测断面各测点位移值。研究结果表明,隧洞围岩参数敏感性大小排序为：弹性模量、粘聚力、内摩擦角、泊松比。在隧洞施工过程中,掌子面附近围岩变形受开挖扰动影响明显,随着时间的延后,位移不断增大但位移速率逐渐减小至一稳定值。     

引水隧洞不良地质洞段开挖施工技术

结合贵州大花水水电站引水隧洞的工程概况，介绍了隧洞开挖施工方法、爆破设计及围岩支护措施，以使隧洞在施工期和运行期具有长期的稳定性，并总结了施工经验。     

抽水蓄能隧洞TBM隧洞智能掘进系统技术研究

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、多断层破碎带及围岩变形、高地应力、岩爆、超小的转弯半径、区间坡度大长度长、机械作业密集。针对在排水廊道隧洞、探洞、交通中导洞等洞室掘进时，对复杂地质预报、隧道支护、针对不同地层的掘进参数调整等难点，设计TBM关键参数智能掘进系统技术框架，采用低无代码模式降低开发门槛，通过模块化开发实现了系统较低的耦合度。在此基础上，以算法模型与系统软件分属不同服务的方式，集成来自不同算法开发人员的模型，实现了系统软件与算法模型的快速集成，用于TBM智能掘进过程中关键参数的预测及控制。对TBM隧洞智能施工流程进行研究分析，形成一套抽蓄工程TBM智能化掘进系统技术，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，形成了一套符合抽蓄项目TBM施工的智能化施工方法。     

二道弯软岩隧洞施工

结合某软岩隧洞工程概况,确定了隧洞的施工方案,并就隧洞开挖、支护、混凝土衬砌的施工方法作了介绍,得出断面分区开挖的施工方法在软弱围岩中极为实用,可提高工效,加快施工进度。     

基于不同围岩等级的引水隧洞矿山法开挖初期支护技术

通过对铁岗–石岩水库水质保障工程引水隧洞围岩等级进行分析，介绍了在不同围岩条件下采取矿山法开挖支护技术。对于微风化花岗岩，平均单轴抗压强度较高的Ⅲ～Ⅱ类围岩，采用“砂浆锚杆+钢筋网+混凝土”支护形式；对于自稳性较好的弱风化Ⅳ类围岩，采用“砂浆锚杆+钢拱架+钢筋网+混凝土”支护形式；对于全风化花岗岩、土状强风化花岗岩和块状强风化花岗岩等Ⅴ类围岩，采用“超前小导管+砂浆锚杆+钢拱架+钢筋网+混凝土”支护形式。经现场实施测定，各种支护措施均对隧洞开挖起到良好的保护作用，为隧洞贯通提供了安全保障，可为类似工程提供良好的借鉴。     

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...     

盾构隧洞装配式衬砌三维非线性有限元分析

盾构隧洞装配式衬砌三维非线性有限元分析肖明（武汉水利电力大学水电系，４３００７２）１引言盾构掘进是软弱土层中开挖隧洞的一种施工方法。由于盾构施工避免了明挖，减少了弃土处理，不仅有利于城市环境保护，且节省工程投资，因此是作为城市隧道工程的一种主要施工方...     

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。