超高地热条件下特长引水隧洞降温关键技术

娘拥水电站引水隧洞罕见的超高地热给隧洞施工带来了极大的难度,爆破后岩体表面温度达75℃,涌水最高温度为82℃,洞内环境温度高达到53℃。研究建立了超高地热条件下隧洞通风降温系统,洞内环境温度降至30℃以下,确保了良好的施工环境,为超高地热段隧洞的正常建设创造了有利条件。     

隧洞全断面开挖中不同爆破孔作用边界及其诱发振动特性的比较分析

为探明隧洞钻爆开挖中不同炮孔诱发振动特性的差异及其原因,以隧洞全断面钻爆开挖为例,结合岩石爆破内部及外部作用,对不同炮孔爆破作用边界进行分析;通过现场单孔及生产爆破试验,综合比较掏槽孔、崩落孔及光爆孔3种典型炮孔诱发振动峰值及频谱特征;并借助数值模拟分析不同炮孔内外边界条件及其动力响应特性的差异;最后,从爆炸能量分配及塑性区发展的角度,总结归纳不同炮孔诱发振动差异的内在原因。结果表明：掏槽孔多在单个自由面条件下起爆,炮孔所受夹制作用较强,爆破外部作用减弱,转化为爆破振动能的比例增加,爆破诱发振动峰值(PPV)相对较大;掏槽孔间排距及不耦合系数较小,相比于崩落孔及光爆孔,内部作用较强,形成的塑性区面积增加,振动主频(DF)相对较低;光爆孔与崩落孔均在2个自由面条件下起爆,光爆孔不耦合系数较大,但其炮孔间距小,爆破内部作用及外部作用与崩落孔大体相当,PPV及DF分布也基本一致;实际工程中,可通过改变内外边界条件来调节爆破内部作用及外部作用,进而达到振动安全控制的目的。     

高温条件下炮孔围岩爆炸冲击损伤特性研究EI北大核心CSCD

高温条件下脆性岩石的冲击损伤总体上反映了其开裂特性,对干热岩能源具有实际工程意义。通过对不同温度下花岗岩的霍普金森压杆破坏过程的模拟,得到能反映温度作用效应的HJC本构模型参数,研究不同温度条件下的花岗岩炮孔围岩的爆炸冲击损伤和开裂特性。结果表明,在爆炸冲击荷载作用下,炮孔周围的粉碎区对温度变化不敏感,而爆炸裂隙区在100℃温度时较常温显著增大,100℃~500℃范围则变化不大;其次,在保持爆炸冲击荷载峰值1 500 MPa不变的条件下,爆炸荷载加载速率增大,对常温围岩裂隙区有显著影响,而对高温围岩影响不明显;当爆炸荷载冲量增大或作用时间延长时,裂隙区范围显著增加,100℃~500℃范围高温围岩增加幅度更大。因此,在干热岩开采井下致裂过程中,为减小孔壁粉碎区、增大裂隙区范围,建议采用低爆速炸药,以控制炮孔周围粉碎区的范围,同时需增加装药量以延长荷载作用时间,从而增大裂隙区范围,达到更好的致裂效果。高地温虽然会在一定程度上影响炸药的冲击性能,但更有利于爆炸冲击致裂。     

安徽首次发现大型深埋型城市地热田

<正>从安徽省地质环境监测总站获悉,安徽省亳州市地表1 000m以下,首次发现大型深埋型城市地热田,面积70km2,地热流体温度41⁶5℃,地热产能77.88MW。若全部开发利用,每年可节约标准煤827万t,减排CO2等物质约20万t。根据国家标准,地热产能大于50MW即为大型地热田,安徽省亳州市地热田地热产能高达77.88MW,     

就地热再生技术在G319路面养护工程中的应用

为保证就地热再生技术在G319路面养护工程中的应用质量,通过对G319路面养护工程进行详细的现场勘查和室内试验,分析路面结构的完整性和承载能力,完成施工全程施工温度等监控和室内试验,对就地热再生技术方案的确定提供了数据支持。结果表明:就地热再生施工过程关键温度波动幅度较为明显,关键工序的超高温度对混合料的抗水损害能力有不利影响,需要建立温度监控机制,并提出就地热再生施工各工序的建议控制温度,为就地热再生技术施工提供参考。     

公格尔水电站发电洞高温段关键施工技术

布仑口-公格尔水电站地处昆仑山腹地,在强烈的构造运动作用下致使引水发电洞前段存在高地温现象,局部岩温达100 ℃,给工程施工带来了巨大的困难和挑战。结合工程特点通过室内外试验等手段从施工降温、爆破安全和支护技术等三方面对高温隧洞关键施工技术进行了系统研究。在充分利用当地自然条件(年平均气温0.9 ℃)的基础上,提出了“以通风为主并辅以低温冷水的综合降温技术”,以极经济的代价解决了洞内高温问题;根据相关试验结果对作业面炮孔温度进行分区,有针对性的提出了相应的安全爆破技术;针对不同洞段情况提出了以喷砼替代二次衬砌、以预制混凝土替代模筑混凝土等支护技术。以上各项施工技术在本工程的成功实施,确保了该引水隧洞的顺利施工(于2012年5月5日贯通),并期望能为同类工程的施工提供参考和借鉴。     

带调峰锅炉的地热与热泵供热系统

对地热井位于不同层位、出水温度45~95℃、出水量70~150t/h,带调峰锅炉的地热与热泵供热系统进行了全面分析。结果表明,最优系统设计回水温度与室内地板供暖设计回水温度之差约为1℃;最优地热一级换热器一次侧出水温度与最优系统设计回水温度之差为1.6~1.7℃;最优调峰负荷占总负荷的比例为37%~40%;不区分地热井出水温度、出水量,一味强调最低的地热尾水温度及最大的地热利用率是不经济的。     

基于瞬态卸荷动力效应控制的岩爆防治方法研究

针对深埋圆形隧洞全断面爆破开挖,分析了岩体开挖瞬态卸荷力学过程及引起的围岩应力和应变能瞬态调整机制,讨论了瞬态卸荷动力效应的影响因素。计算结果表明,开挖岩体应变能越大、应变能释放速率越快,岩体开挖瞬态卸荷动力扰动越强烈。基于此,提出了依据炮孔周围爆生裂纹分布判断掌子面上主应力方向,各圈炮孔按掌子面上应变能密度由高到低的顺序分段起爆的施工期岩爆防治方法。该方法通过改变炮孔起爆网络显著地降低了岩体开挖瞬态卸荷的动力效应,可广泛用于水电、矿山、交通等行业深埋洞室贯通爆破。     

引红济石引水隧洞主洞光面爆破设计

介绍了引红济石调水工程引水隧洞Ⅱ标项工程中主洞光面爆破设计方案,具体阐述了施工过程中装药方法、装药结构、炮孔堵塞、起爆方法、起爆顺序,并提出了施工时各环节的控制措施,为类似工程积累了设计经验及施工指导。     

高温影响下花岗岩孔径分布的分形结构及模型

 温度是影响岩石物理性质的重要因素,为了探究温度对岩石孔径分布的影响规律,利用压汞法测试25 ℃～1 200 ℃高温热处理后花岗岩样品的孔隙特征,并研究了不同高温影响下岩石孔隙的分形结构和孔隙率演化模型。结果表明：(1) 随着温度的升高,岩石孔隙率呈指数增加,500 ℃～800 ℃是岩石孔隙结构变化的阈值温度区间,500 ℃之前孔隙率增长较缓慢,增长幅度约50%,之后孔隙率大幅增加3～5倍;(2) 温度升高所导致的岩石新孔隙以孔径1～10 μm的中孔为主,低于500 ℃时中孔占15%左右,而后稳步上升,800 ℃时大幅增加至28.24%,1 000 ℃以后又增至40%以上,体积增长了11.8倍,这将导致岩石防渗阻渗能力大大减弱;(3) 各温度下岩石孔隙分布均具有良好的统计分形特性,孔隙分形维数在2.99～3.00范围,随温度升高,分形维数降低,且温度越高,降低幅度越大,表明孔隙均匀性增加;(4) 基于理想Menger海绵的Friesen模型预测各孔径下累计孔隙率演化误差较大,而张季如和陶高梁模型对不同高温岩石孔径分布具有良好的预测精度。研究结果将为高放核废料深层地下存储、地热开发等高温岩石工程设计及施工提供科学依据。     

高地温隧道地温特征及预测研究

尼格隧道属长大深埋隧道,兼有高水温与高岩温,最高水温达63.4 ℃,最高岩温达88.8 ℃,最高气温达56.4 ℃。为了研究隧道地温特征并进行地温预测,针对性地设计了一系列地温测量方案,研究成果表明:灰岩段表现为高水温,水温＞气温＞岩温,水温与气温随着隧道进深及埋深呈现上升趋势,出水量及水温在接触带附近达到高值,洞内气温受水温、隧道出水量、积水量影响大;花岗岩段表现为高岩温,无水,岩温与气温随隧道进深及埋深呈现上升趋势,两者差值约为25~30 ℃;超前钻孔在孔深＞2 m时岩温达到稳定;一个完整施工循环的施工环境气温呈现4个阶段:气温下降阶段(打钻施工环节),气温骤升阶段(爆破施工环节),气温快速上升阶段(新爆围岩散热),气温缓降阶段(出渣施工环节),出渣环节由于车辆及挖机等机械作业影响,气温出现多处异常高值;施作二衬后,二衬内外壁温差约3.4 ℃;利用热量传递理论、地热成因理论预测的最高地温值与实测值较为吻合。该工程案例颇为典型,本文研究对西南高地热区隧道工程建设具有指导意义。     

铜锣山隧道全断面开挖法钻爆设计

通过铜锣山隧道施工实例,就隧道全断面开挖钻爆设计进行了探析,分别对爆破参数选择、炮眼布置、爆破控制及监测、开挖爆破设计及验算等展开论述,通过此钻爆设计,解决了常规爆破存在的问题。     

光面爆破技术在玉龙滩引水隧洞施工中的应用

结合工程概况,对该引水隧道开挖方案的确定进行了分析,并从爆破器材及装药结构、掏槽形式、光爆主要参数、装药量、炮眼数量等方面介绍了爆破方案的选择,最后对该类引水隧道施工中应注意的问题进行了总结,以供类似工程参考。     

西山隧道洞身开挖爆破设计方案

对西山隧道洞身开挖爆破施工的经验进行了总结,具体阐述了起爆方法,起爆网络的连接,光面爆破施工工艺等内容,为今后同类工程的施工积累了宝贵经验。     

隧道水压爆破施工技术

以张唐铁路杨木栅子隧道施工为例,对工程采用的水压爆破施工工艺进行了详细阐述,并分析了该技术的施工特点与经济效益,指出水压爆破施工技术提高了炮孔利用率、增加了循环进尺速度、提高了空气质量、改善了施工环境。     

爆破施工下小净距隧道围岩稳定性分析

针对辽宁地区某公路隧道的地质情况和施工条件,重点讨论了小净距隧道爆破过程对施工中围岩应力、位移和间距的影响。提出采用有限元法研究小净距隧道爆破施工过程中每步开挖围岩的应力应变状况,以此优化设计方案。爆破荷载以均布压力荷载的形式垂直于洞壁方向作用在隧道洞壁上。结合本隧道台阶法开挖过程提取8个关键点应力应变值。模拟结果显示,开挖前期拱腰受力明显,此后边墙底部应力增长迅速,两洞的内侧边墙应力都普遍大于外侧边墙应力,而应变矢量和最大处主要集中在洞顶。中岩柱左侧的应力应变始终大于右侧说明开挖过程对先行洞侧的中岩柱扰动影响最大,同时左洞中台阶开挖完毕后中岩柱两侧位移差逐渐增大说明中岩柱有膨胀破环的趋势。     

浅谈隧道爆破施工技术

通过对掏槽形式、布眼方式、炮眼长度以及装药量确定方法的介绍，了解对于不同的隧道断面和围岩特性所采取的爆破形式和内容，从而使爆破达到预计的效果。     

光面爆破在通透肋式拱梁隧道开挖中的应用

针对隧道光面爆破施工设计特点,简要介绍了光面爆破参数的选取原则,并结合某通透肋式拱梁隧道设计施工的实际情况,对隧道开挖爆破参数给出了定量计算,以完善光面爆破施工工艺。     

隧道电子雷管爆破降振技术试验研究

 电子雷管是一种延期时间可以根据实际需要任意设定并精确实现发火延时的新型电能起爆器材,是近年来起爆器材领域里新进展之一,被称为爆破技术的一场革命。结合兰渝铁路的建设,在人和场隧道进行电子雷管降振试验、电子雷管与非电雷管联合降振试验,对隧道电子雷管爆破降振机制进行研究,优化隧道炮眼的延时时间,研究电子雷管与非电雷管的衔接方法,取得隧道电子雷管单孔连续起爆降振技术和电子雷管与非电雷管联合降振技术。隧道电子雷管单孔连续起爆降振技术,与隧道非电雷管爆破相比,在爆破进尺不变的情况下,爆破振动降低80%以上;在爆破进尺增加25%的情况下,爆破振动降低50%以上。隧道电子雷管与非电雷管联合降振技术,与隧道非电雷管爆破相比,在爆破进尺增加25%的情况下,爆破振动降低40%以上。隧道电子雷管单孔连续起爆降振技术的炮眼间延时间隔时间对隧道爆破的效果至关重要,炮眼间延时间隔时间过大,影响隧道的爆破进尺和岩石破碎效果;炮眼间延时间隔时间过小降振效果不明显,有时振动反而增大。隧道电子雷管降振技术,不但解决复杂环境下铁路隧道的施工问题,该技术也可在城市公路隧道中进行应用,已取得良好的社会和经济效益,对类似工程具有很好的指导意义。