高地温引水隧洞围岩与喷层结构热力学参数敏感性分析

以新疆某水电站引水隧洞高地温段为研究对象,以现场监测获得的环向应力、温度数据为基础,对围岩和喷层结构的热力学参数(导热系数、比热、对流系数和线膨胀系数)与喷层环向应力的关系进行了分析,并采用参数敏感性分析法,研究围岩与喷层热力学参数对喷层应力的敏感性。结果表明,围岩和喷层的热力学参数对喷层拱顶环向应力的敏感度排序为:喷层线膨胀系数喷层导热系数围岩的导热系数对流系数围岩的线膨胀系数围岩的比热喷层的比热,拱顶环向应力对喷层线膨胀系数、喷层导热系数、围岩导热系数、对流系数比较敏感,而对围岩线膨胀系数、围岩比热和喷层比热不敏感。     

高地温引水隧洞围岩与喷层结构热力学参数敏感性分析北大核心

以新疆某水电站引水隧洞高地温段为研究对象,以现场监测获得的环向应力、温度数据为基础,对围岩和喷层结构的热力学参数(导热系数、比热、对流系数和线膨胀系数)与喷层环向应力的关系进行了分析,并采用参数敏感性分析法,研究围岩与喷层热力学参数对喷层应力的敏感性。结果表明,围岩和喷层的热力学参数对喷层拱顶环向应力的敏感度排序为:喷层线膨胀系数>喷层导热系数>围岩的导热系数>对流系数>围岩的线膨胀系数>围岩的比热>喷层的比热,拱顶环向应力对喷层线膨胀系数、喷层导热系数、围岩导热系数、对流系数比较敏感,而对围岩线膨胀系数、围岩比热和喷层比热不敏感。     

输水隧洞二衬施工设计参数对应力分布特征的影响

应力作用是水工隧洞混凝土衬砌结构开裂破坏的主要原因,对其展开研究具有重要的意义和价值。此次研究以辽宁省某输水工程输水隧洞为工程背景,利用数值模拟的方式探讨了衬砌混凝土等级、配筋率和线膨胀系数对衬砌结构应力的影响规律,并提出相应的工程设计和施工建议,可以对相关研究和实践提供有益的支持和借鉴。     

引江补汉工程超长深埋有压输水隧洞设计

引江补汉工程是南水北调中线工程的后续水源,其输水总干线采用隧洞输水方式,工程技术难度大,综合规模居世界前列。从输水隧洞工程总布置、输水隧洞设计、输水隧洞施工组织设计等方面进行了介绍比选,为后续工程的设计推进及重大技术难题的研究提供参考借鉴。     

交叉隧洞爆破振动影响评价及减震对策研究

以绍兴曹娥江引水工程为背景,结合国内外研究成果和规范,研究了曹娥江输水隧洞下穿小舜江输水隧洞时爆破施工的减震控制技术。运用数值模拟方法,得到了不同工况下围岩应力的变化规律,预测了隧洞围岩的稳定性。以信息化施工理论为依据,对试验段的爆破振动速度进行了监测,通过回归分析得到了爆破参数K,α值,对最大装药量等爆破设计参数进行了优化,并应用于现场爆破施工。现场监测表明,优化后的最大装药量等爆破设计参数合理,爆破振动未对小舜江输水隧洞产生不利影响。研究成果可为类似工程提供借鉴。     

输水隧洞初期支护方案选择参数优化研究

复杂地质条件下的输水隧洞施工要求较高,需要对施工方法和参数进行科学设计。文章以辽宁省某重点输水工程输水隧洞为例,通过对各种支护方法的优势和不足进行对比分析,确定采用复合衬砌支护方案,然后结合理论计算和工程经验确定了初支系统的结构参数。工程实践显示,此次设计的施工方法和初支参数科学、合理,与工程实际较为适合。     

基于有限元法的地铁隧道下穿既有输水隧洞安全影响研究

新建地铁隧道下穿输水隧洞,会引起既有结构的变形及附加应力,可能影响其运行安全。针对某地铁隧道下穿南水北调输水隧洞进行安全影响评价,通过建立三维有限元模型对施工过程进行仿真分析,预测输水隧洞及地表的沉降,分析不同工况下地铁隧道施工对既有输水隧洞的安全影响,提出地铁隧道下穿输水隧洞的变形控制指标,并结合监测数据进行验证。结果表明:地铁隧道下穿输水隧洞施工主要引起既有输水隧洞轴线方向的不均匀沉降,进而引起输水隧洞的轴线方向附加应力,应控制输水隧洞轴线方向应力不超过允许应力,进而间接确定变形控制指标,必要时可根据计算结果进行加固方案的设计。研究成果对类似穿越工程的设计、施工参数及监控量测控制指标的确定等具有参考价值。     

煤矿开采对夹岩水利枢纽工程东关取水隧洞的影响分析

以夹岩水利枢纽工程东关取水隧洞与附近煤矿为背景,在分析、评价东关隧洞与煤矿的地质环境、位置关系的基础上,采用条件判别法预测煤矿完全开采对输水线路影响,评价了煤矿对输水线路影响情况。在此基础上,采用有限元理论,模拟煤矿开采对隧洞的影响,对其隧洞及其维护带稳定相关的参数进行计算,分析煤矿开采对隧洞影响的规律。结果表明,结论与条件判别法一致,为隧洞洞线的合理避开煤矿采空区提供依据。     

釜山输水隧洞施工控制网技术设计与施测

施工控制网是建筑物的骨架。它的结构、精度直接影响建筑物的工程进度和质量。釜山输水隧洞是南水北调中线工程总干渠(河北段)大型输水隧洞之一。介绍了釜山输水隧洞施工控制网布设、观测特点,并对成果进行了分析。     

地铁上穿输水隧洞的动力响应分析与加固技术研究

为分析地铁上穿输水隧洞的动力响应,本文基于深圳市地铁10号线上穿东江水源工程清水河隧洞建立了交叉区间的有限元模型,对地铁施工、列车单次运行及其长期效应三个工况进行了分析。结果表明：地铁施工期对输水隧洞衬砌应力、位移的影响较小,列车单次运行造成输水隧洞衬砌振动的加速度与速度最大值在振动控制标准内,均不影响隧洞日常运行;但列车运行长期效应将在输水隧洞起拱线处产生损伤累积,将导致理论预期使用年限小于其设计使用年限。经研究在输水隧洞衬砌内表面粘贴钢板加固后,隧洞的损伤累积明显减缓,可有效延长其理论预期使用年限,加固效果显著。     

温度影响下水电站引水隧洞围岩参数试验研究

为了分析岩体热力学参数随温度的变化机制,以某引水隧洞花岗岩为研究对象,通过室内试验分别对岩石的导热系数、比热、热膨胀系数、弹性模量和泊松比等主要热力学参数进行了量测,并对其变化机制进行分析。研究结果表明:(1)花岗岩导热系数随温度变化呈近似抛物线形式,临界温度约为20℃,且低温对导热系数的影响程度较高温时大;(2)在温度变化的条件下,花岗岩比热和热膨胀系数均随温度的升高而增大,具有很好的线性相关性;(3)花岗岩弹性模量随温度的升高大致呈负指数降低;(4)花岗岩泊松比随温度的升高而增大,具有很好的线性相关性;(5)岩石随着温度的变化存在四种效应,即冰融蒸发效应、热胀效应、矿物质变质效应、内部黏结强度减弱效应。     

输水隧洞软岩段TBM掘进挤压大变形与支护受力分析

隧洞软岩大变形严重威胁到TBM安全运行,软弱围岩的变形具有明显的蠕变特性。针对某深埋输水隧洞软岩TBM掘进洞段的围岩变形和支护结构安全展开分析和评价,研究高应力条件下软岩的蠕变特性,比较不同支护方式管片结构的受力状态。研究表明：软岩洞段TBM掘进采取大断面扩挖和管片+豆砾石层+聚乙烯泡沫板缓冲层支护,缓冲层的施加明显改善管片的受力状态,有效地提高了管片结构的安全裕度。建议在类似的深埋软岩隧洞工程中,开展有针对性的岩体流变试验和变形监测,选取合适扩挖断面尺寸和支护方式,给围岩变形预留足够空间,为TBM的顺利掘进提供可靠的作业条件。研究成果为保障隧洞顺利掘进提供了技术支持,也可为其他同类超长深埋隧洞的修建提供参考。     

地下输水隧洞围岩稳定监测系统设计研究

在地下隧洞施工输水整个环节中,施工环境复杂多变。由于地质岩体结构应力、地下水以及岩体力学构造等各方面的不确定、不稳定因素的影响极大,如果仅依靠传统经验来进行管理,已经不符合现代化管理的最基本要求,也无法达到标准化管理。文章首先阐述了地下输水隧洞围岩稳定监测系统设计的目的,然后对设计输水隧洞围岩稳定监测系统进行了分析,以便及时正确掌控地下输水的隧洞围岩发展状态,保证隧洞施工的顺利完成。     

高地温水工隧洞围岩喷层结构承载特性研究

为研究水工隧洞在高地温复杂环境下喷层结构的受力特性,以新疆某高地温引水隧洞为依托,采用理论分析和数值模拟的方法,对高地温引水隧洞喷层结构的受力特性进行了研究,并分析了线膨胀系数、围岩不同深度温差以及地应力水平侧压力系数对隧洞喷层结构受力特性的影响。由计算结果可知:在高地温情况下,理论计算的径向压应力最大值为2.07 MPa,环向压应力最大值为35.37 MPa;数值模拟的径向压应力最大值为4.36 MPa,环向压应力最大值为34.37 MPa。通过对比发现:理论计算的径向位移最大值为1.2 mm,环向位移最大值为0.75 mm;数值模拟的径向位移最大值为2.1 mm,环向位移最大值为0.95 mm。数值模拟的结果表明:隧洞围岩喷层结构承受的应力随着线膨胀系数增加会增大;喷层的拱顶与拱底处承受的环向应力随着温差的增加会增大,喷层的拱腰处承受的环向应力随着温差的增加会减小;喷层结构承受的应力随着地应力水平侧压力系数的增加会增大。     

灵东水库除险加固工程输水隧洞施工

广西灵山县灵东水库除险加固工程输水隧洞岩性破碎稳定性差,大部分为Ⅳ类围岩,为此,采用一次喷锚支护,二次永久砼衬砌和灌浆处理的施工方法,确保了输水隧洞工程的施工安全和质量。     

引汉济渭工程黄三段输水隧洞围岩变形与压力分析

以分析深埋长隧洞围岩应力和应变为目标,考虑隧洞施工方式,围岩支护形式等因素,通过数值计算,动态模拟隧洞施工过程,获取了黄三段输水隧洞初期支护后的围岩变形情况以及围岩与衬砌相互作用关系。计算结果显示:采用设计的初期支护形式,可有效控制不良洞段的围岩变形,Ⅳ、Ⅴ类围岩最大收敛变形满足规范设计要求。Ⅳ、Ⅴ类围岩与衬砌间的相互作用力随衬砌浇筑时距掌子面距离的增加而降低,但在距掌子面约4倍洞径后降幅微小。通过对比分析经验方法与数值方法所确定围岩压力成果,确定了衬砌结构设计所需的围岩压力指标,为黄三段输水隧洞设计提供了依据,分析方法可为相似工程提供参考。     

TBM施工深埋水工长隧洞围岩综合分类研究

目前常用的水工隧洞围岩分类方法主要是在浅埋隧洞和钻爆法施工的基础上建立的,在隧道掘进机(TBM)施工的深埋水工长隧洞应用中存在不足。在对国内外常用的围岩分级和分类方法进行统计的基础上,结合深埋水工长隧洞的特点以及TBM施工中可能遇到的主要地质问题进行分析,选取了围岩稳定性、高地应力风险、地下水风险和TBM施工围岩可掘性等作为评价隧洞围岩性质的主要因素,提出了一种既能描述隧洞围岩稳定性,又能描述地质风险类型及等级的TBM施工深埋水工长隧洞围岩综合分类方案。该方法已在新疆某输水工程中进行实践应用,取得了良好的应用效果。研究成果可为深埋水工隧洞开挖和支护设计提供技术支撑,为TBM选型及施工中可能遭遇的地质风险采取处理针对性措施提供依据。     

长大水工隧洞固结灌浆试验方法

辽宁省大伙房水库输水工程I期工程输水隧洞在固结灌浆施工前,选择一处典型洞段进行了固结灌浆试验。通过固结灌浆试验确定了最佳的灌浆方法、施工工艺、浆液配比、浆液性能及其他灌浆施工参数,为输水主洞固结灌浆工程施工提供了技术依据。     

南水北调西线隧洞砂板岩互层围岩稳定性研究

以南水北调西线工程输水隧洞为原型,针对其A围岩为砂板岩互层的特点,通过对实验室测得的岩石力学参数进行折减,利用数值模拟软件3DEC模拟了圆形无支护隧洞围岩应力应变随埋深、岩层倾角、洞径等因素改变而变化的规律,最后与地质探洞的现场观测结果进行了对比。得出结论：随岩层倾角的改变,隧洞围岩的最大位移值和塑性区范围都发生了变化,倾角为0°时,隧洞围岩自稳性最好,倾角为45°时,隧洞围岩稳定性最差;岩层倾角的变化对板岩的影响较大;随着埋深、洞径的增加,围岩的破坏形式由局部劈裂剥落向塑性挤出、膨胀坍塌转变。     

过活动断裂隧洞抗错断适应性结构响应分析

输水隧洞作为长距离跨流域调水工程的关键控制性工程为缓解经济布局与水资源分布之间的区域矛盾发挥着巨大作用。而我国西南高烈度地区地质构造复杂,活动断裂分布密集,导致输水隧洞工程不可避免地需要穿越多条活动断裂带建设。针对滇中引水工程香炉山隧洞过活动断裂带,开展隧道适应性结构在断层错动条件下的影响校核。以龙蟠—乔后断层F10-1为代表,基于隧洞关键部位的位移、相对变形、最大主应力和纵向等效内力等指标,评估活动断层对香炉山隧洞抗错断适应性结构的影响,并基于数值计算验证其在减小衬砌内力与变形方面的作用。结果表明受走滑为主的断层运动影响,隧洞的一侧边墙表现为受拉状态,拉应力较小,约为5 MPa;铰接缝的最大法向变形与切向变形均位于断层带中央节段之间;铰接设计这一适应性结构的存在有效改善了衬砌在错动条件下的受力状态。研究成果可以直接应用于穿越活断层输水隧洞的工程设计与施工,为相关工程隧洞建设提供有利支撑。