深埋隧洞开挖过程中突水与突泥的机理研究

突水与突泥是隧洞施工过程中常遇的重要工程灾害之一,本文利用离散元法,采用颗粒流PFC3D软件,结合流体动力学数值模拟的有限体积法,建立了由裂隙岩体及断层组成的围岩隧洞突、涌水三维数值模型,模拟隧洞突水、突泥的全过程;探讨了集中水源 （断层） 水压力、岩体裂隙性状等对隧洞突水、突泥的影响。据此提出了工程突水、突泥预防中两个重要的概念：突水临界水压力和前方临界突水距离。并提出了隧洞突水、突泥的发生机理,认为突水发生的前提是存在集中的高压水源。水源压力的大小、开挖面至集中水源的距离、岩体强度、岩体裂隙性状是影响突水的主要因素。     

某水电站引水隧洞突水数值模拟

 离散元软件 UDEC 可以用来模拟裂隙岩体的开挖以及进行水力全耦合分析。采用 UDEC 来模拟裂隙岩体开挖后在水力耦合作用下渗流流量与其对应水压力的变化过程并预测可能发生的突水灾害。结果表明开挖洞室以后,在围岩渗流与应力耦合作用下,围岩中裂隙隙宽、裂隙中水压及其渗透流量三者相互作用、相互依赖。裂隙隙宽的减小使得结构面水力梯度变大,作用在裂缝上的渗透压力增大,促进导水裂缝扩展,裂隙连通性增加。裂缝隙宽增大,渗透能力增强,渗流量增大,其渗流压力相应降低。在一定条件下,裂隙隙宽的改变可导致局部水力通道的形成,高压水头从局部涌出,从而促进突水灾害的形成。西南某水电站在深部裂隙岩体中开挖引水隧洞,该处地应力高且外水压大,容易引起突水灾害,对其进行了突水数值模拟,提示了一些可能发生突水的位置。     

河南某工程引水隧洞突泥突水原因分析与处理措施

隧洞施工过程中,突泥突水现象比较常见,但其原因各有不同。隧洞突泥突水往往会给工程施工造成巨大危害,如果处理不当还会造成巨大的财产损失,并危及人员安全。文章通过对河南某引水工程的突泥突水原因进行分析:从隧洞的基本地质条件入手,分析了地质构造、气象条件和水文地质条件与突泥突水的关系,并就其处理措施进行了介绍,供类似工程参考和借鉴。     

岩溶地质隧洞突水突泥产生机理及防治技术研究

岩溶地质是隧洞施工中经常遭遇的不良地质,很可能引发突水、突泥、坍塌等事件,存在极大的安全隐患。探讨隧洞突水突泥产生的原因,分别采用弹性梁模型和弹性薄板模型(基于摩尔-库伦准则)对岩盘最小厚度进行推导,并在鄂北工程宝林隧洞工程中进行应用。通过对隧洞突水突泥防治技术的研究,提出在不良地质段施工应采取短进尺、强支护、弱爆破、分台阶开挖的方式,当渗水清澈时应加强抽排,当渗出物含有大量泥沙时应及时封堵。     

引水隧洞工程突水治理方案研究

文章以南平市供水第二水源引水隧洞工程为例,介绍了引水隧洞突水现象,并基于地质勘察以及探水资料分析了该工程引水隧洞突水的原因,并详细阐述了钻孔灌浆的处置方案及细节,结果表明钻孔灌浆是治理引水隧洞突水、降低围岩透水性的良好方案,它能够有效控制突水段的用水量,确保引水隧洞后续施工的安全性。     

深埋隧洞突涌水的预报及对策

深埋隧洞由于埋置深，覆盖层巨厚，具有高地应力、高渗水压力等特点。对深埋隧洞开挖工作面前方的的不良地质、特别是大涌水进行准确的超前预报，是及时采取措施，避免灾害发生，减少工期延误，保证施工安全的重要措施。     

岩溶区深埋隧洞水文地质概念模型及突水模式

针对岩溶地区复杂的水文地质条件,以建立岩溶区域水文地质概念模型和典型隧洞突涌水概念模型为目标,通过分析贵州夹岩深埋长引水隧洞工程区的岩溶水文地质资料,结合地层结构、岩性组合、地貌特征等因素,研究该工程区内岩溶地下水的补、径、排关系。在此基础上,依托实地调查的典型涌水支洞,分析研究了不同情形下涌水量对降雨事件的响应,总结得出典型岩溶隧洞突涌水模式分为断裂构造与暗河联合控水模式、岩溶管道控水模式和层理面控水模式,并提出了相应的预防及处理措施。对典型1#支洞不良地质段采取掌子面灌浆封堵措施,有效阻止了重大突涌水事件的再次发生。     

滇中引水工程白云岩砂化隧洞涌水突泥处理研究

为了解滇中白云岩砂化特征,剖析其形成机理,探索滇中白云岩砂化隧洞涌水突泥的处置方法和措施,以滇中引水工程松林隧洞为例,对上述3个方面进行系统研究。研究结果表明：(1)滇中白云岩砂化为白云岩中可溶的方解石溶蚀流失后,不溶物石英砂颗粒填充溶蚀通道形成的砂化现象。由于进入白云岩砂化洞段前围岩条件好,导致涌水突泥具有突发性。(2)白云岩砂化段因结构松散易发生垮塌,在地下水的持续冲蚀下,断层带内松散的岩块发生软化和进一步垮塌形成空腔,产生集中涌水通道,形成反复涌水突泥。(3)白云岩砂化洞段涌水突泥处理措施包括快速抽排清淤、反压及封闭掌子面、布置超前排水孔降低空腔水压、对渣体进行灌浆形成支撑体、采用超前大管棚和小导管灌浆、利用超前探孔找出空腔位置并采用混凝土回填等方面。(4)超前地质预报是预防白云岩砂化洞段涌水突泥的基础,初期塌方快速封闭和反压处理是预防涌水突泥的关键。     

输水隧洞断层破碎带突水滞时影响因素研究

突水事故是地下洞室工程施工中常见的工程问题,对工程的施工进度和安全存在严重影响。文章以辽宁省观音阁输水工程穿越F80断层洞段为例,利用数值模拟的方法对突水滞后时间影响因素和变化规律进行数值模拟研究,建议在输水隧洞施工过程遭遇含水断层时做好地质勘测和工作,同时做好相应的突水事故预防工程措施。     

隧洞突泥涌水灾害处理施工

在地下工程施工过程中不可控施工风险较多,在众多灾害中,突泥涌水造成的工程损失规模一般较大,且在事故发生后,如何正确处理,避免二次灾害的发生尤为重要。通过对某隧道发生突泥涌水灾害后的处理措施进行详细介绍及总结,为后续同类工程在施工过程中遭遇突泥涌水处理时提供参考,尽可能地降低灾害影响。     

基于微震监测的岩爆预报在引水隧洞 施工中的运用

为实现锦屏Ⅱ级水电站引水隧洞和排水隧洞在施工期间可能发生的强烈岩爆的预报,本文制定了基于微震监测技术的岩爆预报方案。首先对微震监测系统收集到的微震信息进行滤波处理和波普分析。然后,根据微震信息进行微震源定位,同时得到微震事件的数量、释放能量、视体积、能量指数等指标。最后,根据这些指标的值及其变化规律并结合现场地质条件预测隧洞发生岩爆的概率和强度。现场岩爆情况与采用该方法的岩爆预报结果对比表明：该预报方法对高强度岩爆具有较高的准确率。     

高地应力条件下隧道TBM施工岩爆分析

高应力条件下,地下工程在脆性岩体中施工很容易导致岩爆的发生。以N-J水电站大埋深引水隧洞为研究对象,首先采用应力解除法进行现场地应力测试,发现引水隧洞的地应力以构造应力为主,最大主应力达到了107 MPa,较高的地应力水平是导致现场岩爆发生的主要原因。为进一步分析引水隧洞岩爆规律,将地应力场转换至隧道局部坐标,在考虑地应力场剪应力影响的情况下,采用能量判据,通过数值方法计算得到了岩爆的分布范围。     

抢风岭隧道围岩地应力场研究及岩爆预测分析

为了研究抢风岭隧道工程区地应力分布情况,采用水压致裂法进行了地应力测试。根据测试成果,结合有限单元法及多元线性回归对工程区应力场进行了分析。回归分析结果显示：沿隧道轴线,最大水平主应力大于自重应力,该地区是以水平应力场为主导,最大水平主应力方向总体上接近NE向。最后,根据地应力资料对隧道围岩进行了施工期岩爆预测分析,表明在埋深270～400 m完整坚硬的岩石洞段,施工期有发生中等岩爆的可能。     

大金坪引水隧洞围岩岩爆灾害预测

大金坪引水隧洞位于高山峡谷区,受断裂带附近应力集中的影响,洞段、硬脆岩质洞段围岩具备岩爆灾害形成的基本条件,应当予以预测评估。通过评估,可预防岩爆灾害对施工人员、设备的伤害。     

基于地应力实测与能量判据的深埋隧道岩爆预测

根据巴基斯坦N-J水电站TBM引水隧洞地质构造和岩体赋存状况,采用套孔应力解除技术对深埋TBM隧道进行了现场地应力实测,进而依据地应力场分布差异将其分为构造和非构造应力影响区。岩石力学室内试验结果表明:砂岩的储能极限对卸载速率不敏感,在一定初始围压下基本为定值。在此基础上,从岩爆能量角度采用数值模拟分析揭示深埋隧道围岩能量分布变化规律,预测不同埋深、不同地应力场条件下隧洞岩爆的级别及规模范围。研究成果可为深部地下工程岩爆的预测提供一种新的思路。     

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。     

百色水利枢纽水电站引水隧洞工程地质条件及开挖支护

简要介绍了百色水利枢纽水电站引水系统的基本地质条件、工程布置特点,并较为系统地总结了洞室开挖后揭露实际地质情况和开挖支护方法,以及洞室开挖局部出现塌方的具体处理措施.     

浅论下坂地水利枢纽工程引水发电洞洞挖岩爆处理

下坂地水利枢纽地处帕米尔高原,临近地震活动带并处于高地应力区,引水隧洞的最大埋深达1 400 m,高地应力问题较为突出。施工阶段初期即出现了明显的岩爆现象,预计随着开挖深入山体、地应力逐步升高,岩爆问题将越来越突出。结合下坂地引水发电洞工程建设过程中的岩爆预防实际,针对性地提出了措施,对预防岩爆、推动工程进度具有一定的借鉴作用。     

齐热哈塔尔水电站工程深埋隧洞块状岩体岩爆区施工防护措施

以有效解决深埋隧洞工程施工中高地应力作用下的岩爆问题为目标,结合齐热哈塔尔水电站工程深埋引水隧洞的特点,针对不同位置、不同破坏模式的岩爆特点,采用了短进尺控制爆破开挖,配合应力解除爆破开挖、危石清理及高压水冲洗、及时喷射混凝土覆盖岩面、及时实施防岩爆锚固措施(包括快速锚杆、挂网、钢拱架等)和后续实施系统锚杆支护等一系列施工防护措施。结果表明:在板裂破坏与层裂破坏为主的区域,出现因锚杆角度不合适而出现持续破坏一般发生于中等岩爆区;局部应力集中严重的区域存在不规则块状弹射和剥落现象,一般发生于随机锚杆或系统锚杆的支护区;实际施工中应采用打设应力施放孔、在顶拱和掌子面范围内喷水、及时封闭开挖岩面等预防措施。研究成果可供其他地下工程岩爆区的施工防护参考。