高地温对隧洞开挖施工的影响及其处理措施

以新疆布仑口-公格尔水电站发电引水隧洞高地温洞段开挖为例,介绍高地温对隧洞开挖施工的影响及高地温隧洞开挖的处理措施,总结施工管理中的经验,对类似地质条件下隧洞开挖施工有一定的指导意义.     

不同开挖方式下高地温引水隧洞围岩瞬态温度-应力耦合分析

为研究高地温引水隧洞围岩在温度-应力耦合作用下的瞬态应力分布特性,以新疆某高地温引水隧洞为依托,基于Mohr-Coulomb本构模型,采用有限元法分别对全断面开挖方式和分层开挖方式下的高地温引水隧洞围岩瞬态温度-应力耦合场进行模拟分析。结果表明,不同开挖方式下围岩塑性区不同,全断面开挖方式下围岩塑性区范围约为分层开挖条件下的2倍;隧洞开挖后随着时间的推移,围岩腰拱处压应力逐渐减小,高压应力区自洞壁逐渐向深处移动,围岩压应力最大值位于腰拱0. 4 m深度处;全断面开挖围岩最小主应力比分层开挖小18%。     

大渡河泸定水电站引水隧洞施工技术论述

泸定水电站引水隧洞衬砌后洞径15m,为国内目前同类型引水隧洞最大断面,渐变段与调压室高边墙相贯,洞室稳定问题突出。分别从地下洞室施工支洞布置、双向掘进洞室施工程序优化、开挖支护浇筑及混凝土施工技术方面进行了阐述。     

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。     

高温深埋引水隧洞施工过程热-应力-蠕变分析

高地温热害不仅恶化了施工环境,在热-应力-蠕变作用下,还严重影响工程结构的安全稳定。以新疆某深埋高温引水隧洞为依托,对高温深埋引水隧洞施工过程热-应力-蠕变作用下围岩及衬砌的时效力学响应进行计算。研究结果表明,隧洞开挖后,轴向未开挖岩石在施工期的瞬态温度场扰动范围有限,温度场影响范围约为3 m深度,大约为1倍洞径。自洞口向掌子面,围岩温度逐渐升高,且呈现显著的非线性;在衬砌的作用下,围岩变形量有所减小,衬砌结构可使围岩蠕变变形降低16.91%;衬砌结构变形受开挖过程影响明显,长期的蠕变甚至可能使衬砌结构失效。研究成果可为高地温相关工程设计提供参考。     

贵州响水水电站扩机工程1号施工支洞过原引水洞段控制爆破施工

贵州响水水电站扩机工程1号施工支洞穿过原引水隧洞顶部,两洞相距仅11.0 m。开挖施工中,采取分段微差、控制最大单响药量及短进尺等综合措施,1号施工支洞顺利圆满地穿过原引水隧洞顶部,未影响原引水隧洞的正常运行。     

白水坑水电站发电引水系统优化设计

白水坑水电站装机容量40 MW,发电引水系统由上平洞、调压井、斜洞、下平洞、施工支洞等组成,隧洞水平投影长约2 700 m,开挖洞径为6.5 m,为目前浙江省水利水电勘测设计院设计的最大隧洞洞径.施工图设计阶段针对发电引水系统的线路布置、施工支洞、厂房布置等作了进一步的优化调整,并取得了较好的经济效益.     

鲁布革引水隧洞2号支洞的喷锚支护——日本大成公司承包鲁布革工程施工经验之二

鲁布革水电工程引水隧洞的2号支洞,全长274米,开挖断面为宽7.5米、高6.5米的方圆形。1984年10月开始施工。该支洞作为引水隧洞向上游长3,666米段,向下游长2,514米段的开挖、混凝土衬砌和灌浆的施工通道。由于此段引水隧洞、特别是向上游方向的洞段,工     

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。     

牛栏江—滇池补水工程输水隧洞施工支洞设计

牛栏江—滇池补水工程输水隧洞采用钻爆法施工.但由于长隧洞的地质条件较差,隧洞埋深大、施工支洞布置条件较差等特点,施工支洞部分为平洞,大部分为斜井支洞.为满足工程开挖、施工期排水、混凝土浇筑的施工,提出满足工程施工需要的施工支洞设计、支洞支护设计以及支洞施工等.     

高地温引水隧洞围岩热——应力耦合分析

针对新疆某高地温环境下的圆形隧洞,采用有限元分析程序,分别对不同围岩半径下的温度场分布进行模拟,并以不同围岩半径下围岩与支护接触面处的温度作为围岩合理计算范围取值的参考,结合有关理论分析的结果,确定出围岩最佳计算半径。在此基础上进一步研究隧洞施工期围岩温度、应力和位移场在热—应力耦合作用下的分布问题。研究结果表明,当围岩外部温度为80℃、隧洞内部温度为5℃时,隧洞开挖后考虑温度和应力共同影响下的围岩最佳计算半径为24 m。隧洞围岩温度沿围岩厚度方向呈非线性递增变化。与常温(20℃)情况相比,高地温的存在会使隧洞围岩最大主应力减小,同时也会在隧洞拱顶和底拱处产生拉应力。     

高地温条件下深埋隧洞围岩温度—应力分析及施工对策

以位于西昆仑山区的齐热哈塔尔水电站引水发电隧洞高地温洞段为例,初步分析了工程区隧洞高地温洞段大地热流背景及其形成机理,针对隧洞围岩的高地温分布特征,建立典型高地温洞段地质模型,利用有限元软件模拟隧洞施工贯通通水后的围岩岩体温度场,并由此来推断热应力对于围岩稳定性的影响。结果表明,围岩温度90℃以上、空气温度50℃以上的高地温洞段,内外温差大于10℃(里低外高),若采用无衬砌和一次支护方案对高地温洞段围岩进行支护,该洞段内大部分区域的最大主拉应力将超过C25混凝土的抗拉强度,易产生整体拉裂破坏;若采用钢筋混凝土衬砌结构方案,则可以通过增加衬砌结构的配筋量来降低其最大主应力值,此时隧洞围岩及衬砌结构均未出现整体拉裂破坏。研究成果能够为保证该高地温隧洞的安全运行提供可靠的设计依据。     

长潭河水利枢纽导流隧洞进口段开挖及支护设计

长潭河水利水电枢纽工程导流隧洞进口段岩石风化,层间错动及节理裂隙发育,岩体结构松散,开挖时存在围岩稳定问题。为保证隧洞及早进洞和施工期安全,对该段采取先开挖导洞再进行扩挖并采用管棚法施工。介绍了隧洞进口段开挖与支护的设计。     

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。     

长大深埋水工隧洞设计关键技术研究与实践

在分析我国长大深埋隧洞发展历程及研究现状的基础上,阐述了长大深埋隧洞工程遇到的主要工程地质问题,并结合多年积累的调水工程设计、施工、管理等经验,总结已完工及在建的高埋深长隧洞遇到的实际情况,针对突涌水、突泥和涌砂、岩爆、围岩大变形、高地温、高地应力、高外水等多种极为复杂的工程地质问题进行了分析和探讨。结果表明:在长大深埋隧洞设计前期,结合工程主要地质问题进行TBM设备选型至关重要;设计及施工过程中采用数值模拟、试验研究、超前地质预报、现场监测等手段,对高外水、软岩大变形、岩爆、高地温等不良地质洞段进行分析研究并动态调整设计;不良地质条件掘进易采用三低(低推力、低转速、低贯入度)、一快(快速掘进)、一连续(掘进)、宁慢勿停的掘进原则,可以避免国内外类似工程灾难性的后果发生。     

高地温隧洞喷射混凝土粘结强度及其有限元分析

针对在高地温隧洞中喷射混凝土和岩壁间粘结强度的问题,采用模拟现场试验的方法,对不同温度的岩板喷射混凝土,在恒定的温度下养护28 d龄期,通过钻芯拉拔试验测得喷射混凝土与岩板的粘结强度。再对混凝土岩板进行模拟隧洞过水试验,过水完成后再次测定混凝土与岩板的粘结强度,最后利用大型有限元软件ANSYS对混凝土岩板温度场进行模拟,得出相应的应力分布与试验结果进行对比。结果表明:过水前,喷射混凝土与岩板间的粘结强度随着温度升高而降低;过水后,随着温度逐渐升高,喷射混凝土与岩板的粘结强度降低幅度逐渐增大。     

引洮供水隧洞工程出口段开挖及支护技术

引洮供水一期工程总干渠9号隧洞全长18.275km,断面形式为圆形,直径4.96km,其出口段长760m,围岩属极软岩;出口加强段长50m,为土洞。文中叙述了该两洞段的开挖、支护方法,包括：上下导洞的开挖,钻孔的布设,钢拱架和锚杆的安装,混凝土的喷射。     

丹巴水电站引水隧洞开挖洞型洞距优化及围岩变形规律研究

基于横观各向同性及理想弹塑性模型,应用FLAC3D软件,针对引水隧洞开展不同开挖洞型(圆型、城门洞型、四心圆马蹄型和平底马蹄型)的数值模拟分析,得出圆型开挖断面为最优断面;基于洞径为16 m的圆型开挖断面,分析得到,在保证隧洞不会因邻洞局部失稳而导致隧洞群整体失稳破坏情况下,相邻开挖隧洞允许的极限安全间距为45 m;最后,选定600、800、1 000和1 200 m埋深下模拟探洞实测情况,得到洞径为16 m的圆型断面,在掌子面上下半部分开挖,推进至1倍洞距时围岩变形破坏速率较大的演化规律,该段是开挖重点防护的开挖阶段,可为后期施工提供参考。     

鄂北地区水资源配置工程设计综述

鄂北地区水资源配置工程多年平均引水量7.70亿m~3,渠首设计流量38.0 m~3/s,输水线路全长269.672 km。本文简述了工程总体布局、输水线路和输水方式及工程设计的主要技术要点。对长3.7 km土洞,夹河套段选择长72.149 km倒虹吸型式,穿越中华山采用长13.84 km TBM隧洞方案,深挖明渠和浅埋隧洞调整为暗涵,以及长联高架渡槽施工方法进行了比选推荐。