山西中部引黄工程中隧洞的设计浅析

山西中部引黄工程输水工程99%为地下隧洞,隧洞高埋深最深达600 m,单洞长度达200 km,穿越地质情况复杂多样,包含卵石层、煤系地层、断层、富水段、溶洞、破碎软弱围岩等多种不良地质洞段。针对以上设计难点,为保证隧洞的长久安全稳定运行,根据隧洞的基本功能以及布置要求,并通过计算。设计成果为:提水方式采用一次性提水,整体为无压输水隧洞,并通过不同地质条件及其受力分析,开挖工艺选用钻爆和TBM盾构,隧洞断面形式采用城门洞、马蹄形和圆形这三种的设计成果。可为类似工程提供可行经验。     

滇中引水工程巩树隧洞洞型分析

对滇中引水工程巩树隧洞隧洞进行围岩稳定分析。通过对圆形断面、马蹄形断面和城门洞型断面的计算比选,结果显示从围岩稳定性角度考虑,圆形断面最优;马蹄形断面略差于圆形断面,但差异较小;城门洞型断面最差,需考虑较高的支护强度。本次通过不同洞型的分析计算,为后续隧洞断面设计提供技术理论支撑。     

非标准马蹄形隧洞水力计算探讨

工程实际中,为优化马蹄形隧洞断面受力条件,常采用非标准型式的过水断面,但复杂的体型又会导致水力学计算非常困难。为解决这一工程难题,通过数学计算采用几何分割法和积分法推导出了两种非标准马蹄形断面任意水深对应的水力学要素解析式,并利用Excel等计算软件方便快捷地求出精确解析解。依托滇中引水工程,将推导的公式应用于非标准马蹄形隧洞断面水力要素拟定中,结果准确可靠,可为类似工程的水力学计算提供参考。     

断裂破碎带围岩松动区隧洞开挖应力变形特性分析

隧洞开挖过程中穿越断裂破碎带时,由于岩体条件差,在施工方式扰动下普遍会引起围岩出现松动圈,甚至坍塌。为厘清隧洞开挖过程中围岩松动圈应力及变形变化规律,以哈密抽水蓄能电站通风兼安全洞为例,建立三维数值计算模型,采用有限差分法,分析了断裂破碎带围岩松动圈隧洞开挖支护过程中围岩径向应力、变形及塑性区变化规律。结果显示顶拱径向应力主要集中在松动圈前端,且下半层的开挖对其应力影响较小;隧洞上、下半层开挖对拱顶径向变形规律一致,均沿开挖深度呈抛物线型分布,且最大值均位于松动圈前端;开挖完成后,不同部位围岩的变形大小关系为拱顶 ＞边墙中心 ＞拱肩;围岩塑性区主要分布在边墙和底板周围,且均为剪切塑性破坏,因此施工过程中还需加强边墙和底板处的支护措施。研究成果可为断裂带围岩坍塌形成松动圈隧洞支护设计提供参考。     

中国水电五局公司承建的巴塘水电站导流洞开挖施工完成

正5月10日,由水电五局承建的巴塘水电站导流洞工程开挖施工按期圆满完成,标志着巴塘项目部重要控制节点之一顺利实现,导流洞工程全面进入混凝土转序状态。巴塘水电站导流洞全长794.98m,为城门洞型有压洞,典型断面为14.6m×16.3m,主要工程量包括20万m3石方开挖,6万m3衬砌混凝土,该导流洞岩体风化、卸荷剧烈,先后穿越四处破碎带与断层。该导流洞工程地质条件复杂,不良地质条件对隧洞顶拱及边墙局部的围岩稳定影响大,并且导流洞洞线     

城门洞断面有压隧洞流速分布的数值模拟

为了研究城门洞断面有压隧洞的流速分布规律,采用流体数值计算方法和雷诺应力模型对城门洞断面有压隧洞水流进行三维数值模拟,分析城门洞断面形式、雷诺数及水力半径等对城门洞断面有压隧洞流速分布的影响。计算结果表明:普通城门洞断面的流速分布比非普通城门洞断面的均匀;断面最大流速出现在0.6H~0.7H处;普通城门洞断面有压隧洞流速分布均匀的条件是系数ε为0.25,此时流速分布为对数分布。     

牛营隧洞工程软弱夹层段施工方案探讨

软弱夹层,流砂、涌水等复杂多变的地质条件下,输水隧洞施工中岩体自稳性差,边墙拱顶容易变形经常会出现坍塌、冒顶等工程质量及安全事故。本文结合牛营隧洞开挖过程中成功穿越软软弱夹层段的开挖程序、钻爆参数、支护措施、施工程序的实例,探讨了软弱夹层段施工的有效方法,希望能为同类隧洞施工提供参考。     

复杂地质条件下特大断面隧洞开挖施工技术探讨

董箐水电站右岸导流隧洞布置于北盘江右岸边，位于洗鸭沟山体中，隧洞为城门洞形，过流断面尺寸为15mm×17mm（宽×高），属特大断面隧洞。通过对该隧洞地质描述、围岩分类及物理力学地质指标分析，得知该隧洞开挖将会遇到复杂地质条件，故在确定该隧洞开挖施工技术方案时提出了“长润短打、弱爆破、短进尺、多循环、强支护”的施工技术原则，并在施工支洞布置、施工程序和方法、支护及不良地质洞段处理等方面具体落实了这一施工技术原则，确保了工程施工质量要求和施工安全。     

非线性有限元法在有压输水隧洞断面选型及结构设计中的应用

合理的隧洞断面型式和支护结构对隧洞围岩稳定及安全运行具有重要的保障作用。松阳县水系连通工程新建黄南水库至谢村源输水隧洞采用有压输水,线路地质条件优良,从施工便利性、支护可靠性等方面考虑,综合其受力条件、施工条件和可比投资,选取城门洞形断面,采用非线性有限元法验证隧洞结构设计型式的合理性。     

新疆某输水工程无压隧洞设计方案比选

结合新疆某输水工程长距离输水工程无压输水隧洞实际情况,隧洞断面型式从工程地质条件、结构受力等方面进行比选,推荐优化的马蹄形断面型式;纵坡从施工条件、工程量、投资等方面进行比较,在输水隧洞均能满足主体设计功能的前提下,最终选取1/5000作为经济纵坡比。     

马蹄形断面水力学计算

马蹄形断面在软弱岩石地段结构受力条件较好，故有多项水利工程采用这种型式断面。但因断面形状复杂，故水力学计算较繁琐。本文推导出一种常用的马蹄形断面的过水断面面积、湿周、正常水深、临界水深等水力要素特征值的计算公式，并制成电子表格以方便实际工作中采用。     

马蹄形断面隧洞各水力要素的求解

汾河水库的泄洪隧洞横断面原采用马蹄形。作者利用马蹄形断面内的几何关系，对马蹄形断面的各水力要素进行数学求解。求出了在各种水位情况下，马蹄形断面隧洞各水力要素的数学表达式。即水面宽度Ｂ、过水断面积Ａ、湿周ｘ、水力半径Ｒ的数学表达式。为马蹄形隧洞的水力计算提供了方便。表达式仅适用于上半部拱半径为ｒ，下半部底拱、侧拱的半径为２ｒ的马蹄形断面隧洞。     

新疆奎屯河引水工程引水隧洞设计探讨

新疆奎屯河引水工程涉及引水隧洞长11.47km,针对复杂地质条件下隧洞轴线、运行方式及断面型式,进行技术经济比较,选择相对最优的设计方案,通过比较,最终提出采用平底马蹄形断面,即保证了工程的安全,又节省了投资。     

松林河大金坪水电站引水隧洞断面优化设计

大金坪水电站为松林河干流河段规划建设的引水式电站,隧洞沿线地质条件复杂。隧洞施工初期,按照圆形断面顶拱进行了一期开挖,根据开挖揭示围岩地质条件及后期工程建设进度的要求,在隧洞布置、设计流量既定,保证电站机组出力不变,确保电站稳定安全运行的情况下进行合理的设计断面优化。对隧洞围岩条件良好洞段,论证取消隧洞原圆形钢筋混凝土衬砌,选定马蹄形锚喷断面作为最终优化断面形式。方法实用方便,满足精度要求。随着中小型水电站实际建设情况,此优化设计可作为隧洞施工中及时进行断面形式调整的一种简捷易行的思路。     

小湾水电站导流洞特大断层F7开挖支护施工

小湾水电站两条导流隧洞穿越的F7特大断层破碎带宽度达40 m,破碎带及影响带总厚达70余m,为国内罕见。断层部位开挖断面为20.5 m×23.35 m的城门洞形,两洞轴线距离仅48.0 m,洞室纵横跨度均较大;围岩稳定性差,开挖成洞困难,开挖支护施工及成洞后的工程安全问题十分突出。文章介绍了在F7特大断层破碎带及影响带开挖支护施工中,采用新奥法理论进行机械化大规模施工的技术,总结了在复杂地质条件下特大隧洞断面开挖支护施工的经验,对类似条件的地下工程施工具有一定的参考价值。     

锚喷衬砌在长距离城门洞形引水隧洞中的应用

对于城门洞形隧洞衬砌计算,目前均采用《水工隧洞设计规范》规定的边值数值解法,或通过隧洞衬砌计算软件SDCAD计算。该方法对于小断面城门洞形隧洞,按照边值法计算后,即使围岩条件较好的洞段采用钢筋混凝土衬砌,仍需采用双层配筋,对长距离引水工程来说,投资较大。因此,通过ANSYS有限元法和边值数值解法进行对比计算分析,对于小断面城门洞形隧洞衬砌进行优化,以集安供水工程为例,主要论证Ⅱ、Ⅲ类围岩采用锚喷衬砌的可行性,有效节省投资。     

洞松水电站引水隧洞结构型式优化设计

洞松水电站引水隧洞结构设计中,拟定圆形与平底马蹄形两种过流断面进行分析比较,计算过程采用边值法、有限元法进行计算,计算结果分析表明引水隧洞采用圆形断面较马蹄形断面配筋相对减小,钢筋间距相对增大,更能保证施工期混凝土浇筑质量,圆形隧洞断面运行期可更好地发挥衬砌结构与围岩联合承受内水压力作用,衬砌结构的应力状态均匀,工作条件好,对地质条件适应性更强,更能保证工程运行安全,并节省工程投资。     

TRT6000隧道地质超前预报系统在玉瓦水电站中的应用与实施效果

玉瓦水电站引水隧洞开挖断面较小,地质条件较为复杂,运用TRT6000隧道地质超前预报系统,及时提供了隧道工作面前方岩体的性质、不良地质段的位置及规模,指导了开挖掘进方式和安全支护方案的制定,保障了施工安全和工程进度,节省了工程投资。     

高地应力条件下德罗电站软岩引水隧洞洞型与支护设计

德罗电站引水隧洞具有距离长、埋深大、洞室围岩为软岩和地应力水平高的特征,确定隧洞断面形式及支护方式,是隧洞工程设计的重点及难点。针对过流能力、结构受力、施工条件、工程投资和工期控制等,对不同断面形式隧洞进行比较分析,推荐采用平底马蹄形断面。根据隧洞沿程围岩类型,确定隧洞各洞段支护方式。三维数值计算表明,德罗电站引水隧洞平底马蹄形断面选择和支护设计方式是合适的,可为同类隧洞工程设计提供参考。     

有外水土质隧洞施工工艺

黑龙江某水利枢纽输水隧洞总长30.67km,其中12.25km大部分为有外水砂砾石夹土质洞段,因其地质条件复杂采用人工常规法施工,开挖断面为7.29m城门洞形,其余洞段采用TBM施工。本次开挖支护施工在有外水土质隧洞的施工技术方面积累了一定的施工经验。