引汉济渭秦岭输水隧洞硬岩TBM掘进施工技术

以陕西省引汉济渭调水工程秦岭隧洞TBM施工段岭南工程为依托,为克服TBM在长距离大埋深隧洞施工中遭遇的高磨蚀性硬岩、强烈岩爆和突涌水等施工难点,研究了掘进参数,优化了刀盘刀具,对岩爆预测并进行分类防治,采取了超前探水及堵排结合等多种措施、监测技术和施工工法。针对TBM在高磨蚀性硬岩掘进期间刀具磨损大、掘进效率低、施工成本高等问题,总结得出掘进参数选取宜遵循刀盘高转速、低贯入度,掘进高推力、低扭矩的掘进原则,通过加强刀具与围岩适应性研究,合理选择刀具,采用调整刀盘刮板座结构、易损件改用耐磨材料、优化刀盘喷水结构等刀盘升级措施可有效增加刀盘刀具使用寿命。针对岩爆给现场带来的施工难题,借助微震监测系统预判岩爆等级,分别就轻微、中等岩爆提出了防治措施,提出了"柔性结合刚性,辅以新材料"的组合工法。针对隧洞开挖出现的突涌水问题,根据"以堵为主、堵排结合、加强抽排"施工指导思路,总结出超前探水技术。这些措施大幅提高了TBM在高腐蚀硬岩洞段的掘进效率,有效吸收了岩爆发生时释放的能量,及时解除了突涌水淹没设备的风险。     

地下硐室岩爆的预测及处理研究

洞室开挖过程中常发生规模大小不一的岩爆,因此合理地评价其开挖过程中岩爆发生的可能性、现场对岩爆的观测、分析研究岩爆的烈度、分布范围以及相应的预测防治处理措施具有重要的工程意义。基于此,首先从岩爆发生的基本条件、岩爆烈度分级标准、隧洞岩爆特点、地质宏观评价的角度对硐室施工过程中岩爆发生的可能性进行了评估;然后,采用较常规的岩爆的现场预测预报方法(主要采用定性方法和工程地质类比法)对该地下硐室岩爆发生的烈度进行了评价;最后提出了相应的防治措施,即施工岩爆处理措施,研究结果对高地应力区及上覆岩层较厚的地区兴建或开挖地下洞室具有重要的参考作用。     

高地应力地下洞室开挖施工岩爆防治措施

对施工中岩爆发生的规律进行了分析,探讨了隧洞开挖岩爆发生的特点及所具有的风险,为岩爆风险防治和风险管理提供了思路,提出了针对高地应力大型地下洞室群施工采取的岩爆防护安全措施,对指导施工及解决生产问题、提高施工安全及生产效率起到了很好的作用.     

荒沟抽水蓄能电站地下厂房及输水洞区岩爆成因分析

本文通过对荒沟抽水蓄能电站地下厂房区地质探硐内岩爆调查及其成因分析,认为洞室开挖过程中有发生中度岩爆的可能,并提出了防止或减轻岩爆的措施.     

双江口水电站右岸低线公路2号隧道岩爆特征及其防治措施

介绍了双江口水电站右岸低线公路2号隧道基本地质条件和岩爆发生的特征,并分析了隧道埋深、构造运动、高地应力、岩性、优势面、地下水等因素对隧道岩爆的影响,最后根据现场实际情况提出了岩爆防治措施。     

岩爆的预测与防治

岩爆是由于围岩储存的弹性应变能大于岩石破碎所消耗的能量,引发岩石碎片从岩壁突然飞崩出来.一般来讲,坚硬、完整的岩体,其储存应变能的能力高,发生岩爆的倾向性也高.主要叙述在四川瀑布沟水电站地下厂房施工过程中,对岩爆的防治措施.     

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。     

拉森斯(Russenses)岩爆判据研究

Russenses岩爆判据是岩爆分析常用判据,为求出该判据中环向应力,先导出了krisch方程,借助于岩石应力状态分析,对岩体在不同的水平和垂直应力作用下发生岩爆的影响深度进行研究.结果表明,随着水平构造应力较垂直应力的增加,岩爆影响深度逐渐减少,垂直应力对岩爆影响显著.对Russeness岩爆判据进行推广,建立了用洞室埋深来表示的岩爆判据,得到了发生岩爆的临界埋深公式.该公式反映出岩性对岩爆的影响,验证了岩爆发生条件是高地应力和岩石脆弹性的论断.     

国内外岩爆研究现状综述

岩爆类型与岩爆烈度分级、岩爆形成机理、岩爆预测、岩爆防治措施等方面着手,阐述了国内外岩爆研究的现状,并在某些方面提出了一些新的见解。     

超深埋隧洞TBM施工的岩爆研究

TBM工法最显著的优势就在于掘进速度快,其决定性因素是掘进、支护设备与隧洞地质条件的匹配程度,而岩爆(尤其是强烈岩爆)是制约锦屏二级水电站隧洞开挖进度的瓶颈问题。本文结合施工排水洞岩爆现象及支护处理措施,对岩爆的声学特征、时空效应、破坏方式等进行分析,总结了TBM施工洞段岩爆的特点。在水电隧洞工程中引入了微震监测进行岩爆预报,也是目前岩爆监测与预报或预警最有效的技术之一。在对岩爆发生规律、特点、预报研究的基础上,根据TBM设备的特点和能力,提出了防治不同等级岩爆的工程措施和建议。     

深埋隧道岩爆影响因素及其预测研究

受自重应力影响,深埋隧道往往存在高地应力,岩爆是其开挖过程中常见的地质五灾害之一。影响岩爆的因素众多,一般认为与地质构造、地应力大小、围岩岩性、隧道埋深及施工条件等有关,需要综合多种因素共同考虑。总结已有研究,可将岩爆影响因素分为两类:一是岩石内部影响因素,二是岩石外部影响因素。结合岩爆案例及文献资料,本文归纳分析了影响岩爆的主要因素和特征,提出了相应的防治措施,为深入开展深埋隧道的岩爆孕灾机理、预测预警和防治措施研究提供了参考。     

深埋隧洞岩爆孕育机理及防控措施

深埋隧洞工程的岩爆孕育机理决定了岩爆支护系统和防控策略的制定,对工程施工安全具有重要意义。结合锦屏二级水电站深埋水工隧洞岩爆案例所揭示的规律,包括岩爆类型、发育特征,开展了岩爆案例反演和孕育机理解译研究,揭示了深埋隧洞施工期各类岩爆的发生机制,制定了不同类型岩爆的防控原则,提出了钻爆法和TBM掘进条件下岩爆的防控措施。     

浅析岩爆发生的机理与防治

通过对岩爆发生历程的回顾,对岩爆发生机理的研究,分析了岩爆发生的条件、特点和规律,从设计、施工准备释放围岩应力到灾后应急、支护,制定出能有效防治岩爆这一地质灾害的措施,减少岩爆危害。     

深埋长隧道地应力测量与岩爆预测分析

岩爆等地质灾害是深埋隧道施工中常遇到的工程地质问题,而地应力测量则是进行隧道岩爆预测的前提.某高速公路穿越武夷山山区,将建成最大埋深达620 m,长约4 km的深埋长隧道,围岩性脆强度高,具有岩爆倾向性.为优化设计并指导施工,在该隧道布置了1个深钻孔进行了水压致裂法地应力测量.介绍了水压致裂法地应力测试原理,分析了实测地应力,及其与地形地貌和区域构造的关系,并在地应力分析的基础上进行了多种方法的岩爆预测.研究表明,当隧道埋深超过400 m后,有发生弱到中岩爆的可能,在施工中应采取合理的开挖方式和安全防爆措施.     

锦屏二级水电站引水隧洞工程强岩爆综合防治措施研究

锦屏二级引水隧洞工程一般埋深1500～2000m,最大埋深2525m,具备发生强至极强岩爆的条件,工程开工以来已发生多次强岩爆.为最大限度降低强岩爆对工程安全和进度的影响,结合辅助洞和排水洞的施工经验,锦屏二级引水隧洞工程采用了微震监测、应力爆破解除、中空预应力注浆锚杆、水涨式锚杆、纳米仿钢纤维混凝土等综合防治措施.这些措施的综合运用在水电和交通隧道工程领域尚属首次,并已取得一定成果.     

地下工程施工中岩爆问题

岩爆现象早已引起国际上的重视,已经开展了对岩爆机制、发生条件、岩爆分级、岩爆预测等方面的研究工作,有些工作与研究隧洞围岩稳定相同,如岩体初应力测量、围岩稳定数值分析、合理断面形状以及开挖方式等。我国西北、西南地区水力、煤炭资源都非常丰富,而该地区恰又属高地应力区,在这些地区开挖较深的洞室和坑道,都可能发生岩爆。在天生桥二级水电站引水隧洞工程施工中,由于岩爆发生频繁,严重地影响了工程进度和人员设备安全。1岩爆发生的影响因素影响地应力和岩爆的因素较多,但主要有以下三个方面。1·1地质构造的影响地质构造不但控制着…     

江边水电站引水隧洞岩爆特征及防治措施

江边水电站引水隧洞的岩爆发生直接影响工程开挖进度并严重威胁施工人员及设备的安全,因此,研究岩爆的特征和发生规律显得尤为重要。概括介绍了引水隧洞岩爆发生特征、规律、预测预报方法,并详细阐述了岩爆防治措施及施工技术。     

岩爆预测及影响因素的分析

岩爆是高地应力环境下地下工程中的地质灾害。详细分析了地应力、岩性、岩体结构、埋深、地形、人为开挖等因素对岩爆的影响，对岩爆的预测和防治具有一定的实用价值。综合各种因素的影响对福建周宁水电站地下厂房进行了岩爆预测，得到了在局部区域发生微弱岩爆的结论。     

地下工程中基于人工神经网络的岩爆预测

研究地下工程岩爆等非稳定性问题，目的在于对这种非稳定性问题进行预测。以便提前采取积极的措施．预防安全事故的发生。岩爆是在引起岩爆发生的内、外因素共同作用下的一种动力失稳现象。只有在具有发生岩爆固有属性的岩体中，同时又具备使该岩体发生岩爆的外部必要条件，岩爆才会发生。岩爆形成的内、外条件组合一起，形成了岩爆预测的充分必要条件，通过收集国内外多个地下工程实际岩爆资料。分析了影响岩爆发生的主要因素，运用人工神经网络方法，建立了岩爆预测的人工神经网络模型，并根据某地下工程的实测参数，验证了预测模型的可靠性。结果表明，所建立的模型具有较高的预测精度。     

地下工程岩爆研究现状综述

基于地下工程岩爆研究成果,系统总结了岩爆的定义、类型、烈度分级、影响因素、破坏机理、预测与防治方法。指出目前岩爆研究中存在的主要问题,即岩爆发生的机理不够明确,判据不够充分,工程适用性欠佳,预测手段单一等。提出岩爆综合预测的研究思路,建议将岩爆的预测划分为岩爆倾向性预测、岩爆趋势预测和岩爆现场监测3个阶段。