让压钢拱架在软岩大变形输水隧洞的应用研究

地下洞室工程施工中大变形围岩洞段的支护研究具有重要的工程意义。文章以观音阁输水工程输水隧洞软岩大变形洞段为例，提出一种新型让压钢拱架结构。现场试验结果显示，采用让压钢拱架支护结构可以有效释放围岩中聚集的能量，让压钢拱架的轴力相对较小，有利于隧洞的长期稳定性，可以在工程设计建设中使用。     

输水隧洞严重挤压变形段让压支护体系关键设计参数研究

软岩地层输水隧洞施工过程中,大变形问题极为突出,会严重影响施工安全和进展。文章以观音阁输水工程为例,利用FLAC3D模型数值对软岩严重挤压变形段的最佳让压支护参数进行研究,根据研究结果,建议让压点和起始让压量选择10cm+10cm。     

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。     

浅埋引水隧洞穿越第三系变形特征研究

针对滇中引水工程浅埋第三系软岩隧洞的变形问题,选取柳家村隧洞进口段建立数值模型,研究了浅埋第三系软岩隧洞在开挖和支护后的变形破坏特征。结果表明:影响隧洞变形破坏的主要因数是围岩强度和隧洞埋深。隧洞开挖后,由于隧洞后段的围岩强度比隧洞前段大,在隧洞后段的变形量要大于隧洞前段的位移量,塑性区的分布范围也比前段广。支护后,隧洞的径向变形量和塑性区分布都得到了很好的控制,支护效果明显。在浅埋第三系洞段,开挖后的变形量与隧洞埋深有一定关系,即埋深相对较大洞段,开挖后的变形量也更大,在此洞段,应加强支护。研究成果对引水工程中的浅埋第三系软岩隧洞施工提供指导。     

夹岩水利枢纽工程长石板隧洞施工 开挖支护方案优化调整研究

夹岩水利枢纽长石板隧洞4号与5号支洞之间洞段全风化围岩在富水状态下,施工期出现围岩变形松弛、初期支护拱壁收敛缓慢、施工扰动基岩泥化,导致出现支护钢拱架变形、喷混凝土开裂和渗水等问题。文章结合地质揭露成果,按已挖段、试验段和待挖段三个洞段,实施隧洞开挖及支护方案优化设计,并及时调整支护结构参数,成功解决了软岩、强岩溶等地质段围岩抗变形稳定问题。优化调整方案与工程实际匹配性好,支护衬砌结构经济合理。     

构皮滩水电站尾水隧洞特大断面软岩开挖支护

构皮滩水电站尾水隧洞软岩不良地质洞段占尾水隧洞全长的70%以上,确保软岩洞段的安全快速开挖是尾水隧洞施工的关键,尤其一次支护的强度对洞室稳定影响极大。为此,施工中根据软岩的地质特点及尾水隧洞开挖的断面尺寸,采取分层开挖和超前锚杆的施工方式和型钢拱架进行一次支护。根据监测结果,围岩变形很小,一次支护效果良好,表明构皮滩水电站尾水隧洞大断面软岩采取的开挖方式和一次支护方式是成功的。     

方钢混凝土拱架在软岩大变形斜井中的支护技术

2020年11月，滇中引水工程香炉山隧洞4号施工支洞发生突泥涌地质灾害，在治理过程中，引用“方钢混凝土拱架”进行支护施工，经不断试验优化总结，摸索出一套较为适用4号洞大倾角高埋深极富水条件下抑制软岩大变形的方钢混凝土支护体系。     

红层软岩隧洞施工过程围岩大变形特征及其支护

红层软岩作为一种特殊的地质结构具有变形量大及流变性的特点,在该地质条件下开挖隧洞 可能会出现围岩大变形甚至发生失稳坍塌等安全事故。针对滇中引水工程的磨盘山隧洞部分洞段要穿 过红层软岩地区并面临着围岩大变形的难题,采用有限元软件对隧洞围岩变形规律及支护措施进行数 值分析。结果显示:隧洞开挖后洞周发生较大的应力集中,导致围岩变形量和塑性区范围较大,在软弱 断层带部位变形量高达２８５．５ｍｍ,塑性区深度达１０ｍ左右,远远大于硬岩对应值。隧洞开挖后对围岩 进行临时支护以及永久衬砌,两者对减小围岩变形量和塑性区范围均有较为明显的作用。     

第三系泥岩隧洞围岩大变形成因及应对措施

围岩大变形是软岩隧洞建设中危及隧洞施工及长期安全的重大工程灾害之一。结合第三系泥岩隧洞出现的显著围岩大变形及支护结构破坏等现象的工程现场调查,通过开展围岩监测、室内试验及数值模拟等工作,获得了第三系泥岩隧洞围岩大变形的主要成因和发生机理。研究表明:触发该隧洞围岩大变形的主要因素是低岩石强度条件下隧洞开挖卸荷引起的塑性变形以及地下水对围岩的软化作用,围岩挤压膨胀变形和不同岩层间的非一致变形共同主导了支护结构的破坏;围岩大变形的发生机理主要体现在第三系泥岩洞段横穿一条常年流水的冲沟,加之隧洞中部透水性良好的砂砾岩层,使得隧洞开挖后围岩含水率显著增加,第三系泥岩遇水泥化、软化,强度显著降低并呈现出一定的膨胀性,最终促使围岩产生显著的大变形。在此认识的基础上,提出了提高钢拱架型号、增强钢拱架之间的纵向连接、增设底拱外八字锁脚锚管、施加初期支护与二次衬砌之间的聚乙烯缓释消能层等应对措施,实施后的现场监测结果表明,所提出的控制措施有效解决了第三系泥岩洞段开挖过程中的软岩大变形难题。     

大变形隧洞支护现状与新型让压支护发展与展望

随着我国各项基础设施建设的发展，穿越高地应力区且工程地质环境恶劣的深埋长大隧洞工程不断涌现，高地应力、软岩条件下隧洞大变形问题日益凸显，并危及工程安全。对国内外大变形隧洞支护方式进行了系统调研。调研结果显示，目前对交通、水电水利等行业的隧道大变形问题的处理，均是以强支护或分层强支护为主的方案进行的，不仅造成材料的极大浪费，而且大变形造成的危害并未有效消除。而煤矿行业在处理大变形问题时成功采用了一种让压支护方案，通过对两种不同支护方式的对比分析，认为让压支护体系克服了目前交通、水电水利等行业中支护体系的缺陷，具有良好的应用前景。     

新疆某长距离输水隧洞5~#施工支洞选择与布置

新疆某长距离输水隧洞工程软岩洞段,采用钻爆法对该洞段输水隧洞进行施工。以5#施工支洞为例,对竖井方案及缓斜井方案的布置方式、出渣方式、工期及投资均进行了研究,从而为长距离输水隧洞软岩段支洞选择与布置提供参考。     

构皮滩水电站尾水隧洞软岩段开挖及一期支护方案综述

构皮滩水电站尾水隧洞软岩洞段、破碎洞段较长，且岩体开挖后自稳时间短，开挖支护期的安全稳定问题是工程施工的关键。实际施工过程中，通过采取合理的支护手段，有效地解决了尾水隧洞软岩段开挖支护期的安全稳定问题。本文对尾水隧洞软岩段支护进行了较为详细的介绍，可供同类工程借鉴和参考。     

及时支护隧洞变形规律研究及稳定性评价

针对软岩及土质隧洞围岩强度低、稳定性差及现有隧洞围岩稳定性评价方法对及时支护隧洞的不适用性,通过数学模型试验系统研究了弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角、埋深、洞径和侧压力系数等与需及时支护隧洞拱顶围岩变形和喷层受力的相互关系,并据此探讨了以支护结构安全性为标准的隧洞围岩稳定性评价新理念。该理论在新疆库尉输水工程的成功应用表明其具有较好的可靠性。数值试验结果显示各因素对拱顶围岩变形和喷层应力影响显著,且对大主应力的影响尤为明显,随变形的发展喷层拱顶处应力主轴对调,大、小主应力名称互换。喷层大主应力随弹性参数的增大而增大,随强度参数的增大而减小。该研究成果能为软岩隧洞工程的设计和施工提供理论指导。     

软岩引水隧洞施工开挖过程围岩变形规律研究

以云南省滇中引水工程某段软岩引水隧洞建立实体模型,应用三维显式有限差分法程序FLAC3D对其施工开挖过程进行三维数值模拟。计算结果表明,软岩隧洞受到开挖面的空间约束效应,围岩应力逐步释放,相应围岩位移也逐渐增加;在横断面上,拱顶围岩沉降位移沿竖直径向的空间效应主要影响范围在3倍洞径(3D)左右,而拱腰围岩水平位移和拱底隆起位移在1.5D左右;掌子面向前推进过程中,掌子面的空间效应逐渐消失,拱顶、拱底位移在施工开挖面后方约2.5D~3D处趋于稳定,拱腰位移在约2D左右趋于稳定,围岩变形收敛:软岩隧洞需要及时施作初期支护,以提高围岩自承能力,限制位移的增长速度。     

某输水隧洞穿越白垩系泥岩段两种不同开挖方法对比分析

某无压输水隧洞穿越一段白垩系泥岩段地层,极软岩,Ⅴ类围岩,采用数值模拟手段,对本围岩段静力状态下岩体在全断面开挖和上下台阶法开挖两种工况下,隧洞的围岩变形特性和支护结构受力进行分析研究,从而提出更为合理的开挖方法.     

富平应急水源工程输水隧洞施工技术浅析

隧洞是引水工程的重要输送水建筑物,在含水量大的黄土状粉质砂黏土中施工安全隐患多。针对富平县2016年度抗旱应急水源的输水隧洞施工技术探讨,提出"短掘进,强支护"的施工方案,采用人工电镐开挖的方式,对不同的地质情况间隔1~1.5 m设置槽钢拱架支护,有效解决隧洞洞径小、塌方现象频现等施工难题,使各工种之间紧密配合,大幅度提升隧洞工程的掘进、浇筑速度。富平应急水源工程输水隧洞的开挖支护施工技术,可为黄土隧洞开挖施工提供借鉴。     

粉细砂地层隧洞初期支护沉降变形侵限处理

粉细砂地层隧洞在地下水条件下的开挖施工,极易发生因洞底基础软化导致的隧洞初期支护整体沉降变形,造成隧洞初支侵限衬砌断面等问题,在这种恶劣地质条件下的隧洞初支拆换,施工难度大、安全隐患高.山西省小浪底引黄工程2#隧洞土洞段,在粉细砂地层初期支护沉降变形洞段采取隧洞基底加固、拱部超前密排管棚加固等措施,并结合隧洞变形监测数...     

输水隧洞白云岩洞段悬空区锚杆支护方案优化研究

科学、合理的支护方式对保证地下洞室工程的施工和运行安全具有重要意义。文章以辽宁省青山水库输水工程输水隧洞为例,对层理白云岩洞段悬空区锚杆支护方案进行优化研究,认为增加锚杆长度对层理岩隧洞开挖支护更为有利,结论对相关工程施工设计具有一定的借鉴和指导价值。     

引红济石调水工程引水隧洞不良地质洞段钻爆法施工段软弱围岩塑性变形施工方案研究

在水工隧洞施工中穿越较大规模断层、软岩及裂隙发育岩体破碎洞段及高地应力低弹模的围岩破碎带深埋洞段等不良地质洞段,极易发生围岩失稳变形失稳等突发地质灾害,造成一次支护的破坏,对施工安全造成威胁,特别是失稳后的二次加固其危险性和难度极大,本文结合陕西省引红济石调水工程实际施工经验,提出了一整套的软岩变形段施工处理方案,为工程的顺利实施提供了技术支撑。     

不良地质区浅埋隧洞处理方案研究

浅埋隧洞在穿越复杂地质段时容易发生隧洞塌方、冒顶等地质灾害。针对牛栏江-滇池补水工程输水线路上4处浅埋不良地质洞段的工程地质条件,在研究其施工风险的基础上,对隧洞开挖支护处理方案进行了研究。根据研究结果,施工采用暗挖法,经采取超前预加固方案、加强一次支护、短循环进尺等工程措施后,隧洞得以顺利贯通,且施工过程中地表建筑沉降变形小,完工后洞段变形收敛快。