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。     

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...     

滇中引水工程香炉山隧洞TBM开挖围岩卸荷响应特征

针对滇中引水工程香炉山隧洞TBM掘进洞段地质条件复杂、施工技术难度大等特点,采用现场监测和三维数值仿真2种手段,对典型洞段围岩开挖卸荷响应特征进行了分析。通过对TBM掘进洞段围岩变形和钢拱架受力监测数据分析可知,围岩类别和隧洞埋深均是影响围岩变形量值和收敛时间的重要因素,TBM上的撑靴结构对钢拱架受力影响显著。根据香炉山隧洞敞开式TBM施工特点,提出了敞开式TBM开挖施工的仿真模拟技术,获得了典型断面围岩变形及支护结构受力随掌子面推进的变化规律,可为TBM洞段支护设计优化及掘进过程中卡机问题的预测和判断提供参考。     

香炉山隧洞5#支洞应急抢险段围岩参数反演及稳定性分析

在建的滇中引水工程香炉山隧洞5#支洞穿越活动断裂带,地质条件极为复杂,施工过程中发生过严重的涌水突泥灾害,围岩稳定问题极为突出,严重制约施工进度和工程安全。为深入系统地研究5#支洞应急抢险洞段合理的围岩力学参数及隧洞稳定性情况,充分利用现场监测及物探资料,采用基于神经网络和遗传算法的位移反演方法确定了应急抢险洞段围岩的力学参数;并在此基础上,模拟施工开挖支护全过程,进行了围岩稳定性分析。结果表明:在当前开挖支护条件下,5#支洞应急抢险洞段整体处于稳定状态,除桩号K0+501—513洞段右边墙围岩变形量较大外,其余部位围岩变形量整体<15 cm;塑性区深度在2~5 m范围内;支护结构受力整体处于正常水平。相关研究结果对于5#支洞后续洞段或相近条件隧洞安全快速施工具有指导意义。     

隧洞主支洞交叉段围岩及二衬支护有限元分析

目前国内外长隧洞、超长隧洞发展迅猛,在设计与施工中常增设支洞以增加工作面及其它作用。主支洞交叉段结构型式复杂、断面较大,常规的计算方法难以准确、全面地得到其受力变形状态。利用通用有限元软件Abaqus,建立主支洞交叉段三维模型,对其施加荷载并计算得到应力分布与变形分布状态云图以及几处特殊位置断面云图。计算结果表明:隧洞交叉段交叉口位置围岩应力集中现象明显,边墙、底板应力较大,顶拱位移明显,此区域为隧洞交叉段最不利位置。建议此区域在开挖过程中应高度重视,且加强地板、边墙外层钢筋,加强顶拱初期柔性支护,二次衬砌刚性支护。可根据围岩变形阶段与稳定情况预留适当的围岩变形量,以便更大地发挥围岩自稳能力。     

浅析“新奥法”支护在南湾水库泄洪洞工程的应用

南湾水库泄洪洞洞身段地质条件复杂,围岩类别低,断裂构造发育部分对洞室稳定影响较大,洞室稳定性差。在施工过程中采用"新奥法"对泄洪洞洞身进行支护,即初期支护为锚喷,二次支护为混凝土衬砌。"新奥法"技术在本工程中的成功应用,再次证明了该技术在不良地质条件下隧洞施工的应用价值。     

顶山隧洞平洞强膨胀泥岩段施工

顶山隧洞竖井平洞强膨胀泥段施工,采取加强一次支护,增大预留变形量,并及时跟进施工二衬混凝土,利用二衬混凝土抵抗围岩膨胀力的施工方法,较好解决了膨胀泥岩对隧洞施工的影响。     

输水隧洞工程临时支护设计和不良地质洞段处理

针对贵阳市西郊水厂输水工程隧洞在开挖、衬砌过程中遭遇的不同地质情况及不同围岩类别,在施工中分别采用了不同的衬砌型式及处理措施。文章主要介绍在隧洞开挖施工时采取的临时支护措施(Ⅰ类围岩、Ⅱ类围岩、Ⅲ类围岩较好段除外)和对不良地质洞段的专门处理,旨在探讨和研究贵州喀斯特地质条件下隧洞设计和施工的措施及方法。     

开敞式TBM隧洞断层破碎洞段变形钢拱架更换技术

在开敞式TBM隧洞中,钢拱架支护为不良地质洞段加固的一项重要措施,如其发生变形,将侵占隧洞设计断面;如变形过大,将会直接影响TBM配套台车、皮带机等设备的顺利通过。以某开敞式TBM隧洞断层破碎洞段中已发生变形的钢拱架为例,介绍了安全、快速地对变形钢拱架进行更换的施工技术,恢复原设计断面尺寸,保证了TBM设备安全、快速地通过该地层。     

RocSupport在隧洞初期支护数值分析中的应用

不同地质条件下，泄洪输水放空隧洞开挖后的初期支护对减少围岩变形，保障施工安全有重要意义。采用RocSupport模拟了泄洪输水放空隧洞开挖及初期次支护过程，分析了不同地质条件下(Ⅳ、V类围岩)的围岩稳定性，得出V类围岩收敛变形效率较快，应及时支护并考虑预留变形量，为设计成果进行数值校核，确保初期支护措施的可靠性。     

引汉济渭工程秦岭隧洞围岩稳定性有限元分析

对引汉济渭工程秦岭引水隧洞开挖的初期支护施工过程围岩结构的塑性变形分布规律进行分析研究,结合计算结果,为初期支护过程围岩的稳定性提供分析依据,以便对现场施工提供合理化建议。采用非线性弹塑性有限元法,依据地下结构设计理论及岩石的Drucker-Prager屈服准则,考虑围岩和初期支护衬砌结构的整体性,对秦岭引水隧洞的Ⅲ、Ⅳ类围岩开挖和初期支护结构的施工过程进行了模拟,计算了开挖施工过程三种不同工况下围岩顶拱及侧向的塑性变形。结果表明:秦岭隧洞初期支护施工过程的三种工况下围岩结构的塑性变形主要集中在顶拱120°范围内及两侧边墙,隧洞围岩结构整体处于安全状态。     

三维地震波法超前地质预报在引汉济渭工程TBM施工中的应用

秦岭隧洞横穿秦岭底部,工程地质条件极其复杂多变,具有大埋深、高应力、高水压、大流量的突出特点,修建过程将会遇到大塌方、岩爆、突涌水、大埋深条件下的软弱围岩大变形等多种特殊地质问题,准确预报施工前方的不良地质体,采取有效的防治对策,对保证工程的顺利实施及施工人员、设备的安全至关重要。TBM因其空间狭窄、设备仪器耐用性差、电磁干扰等因素限制,常规的超前地质预报方法无法适用于其施工段的地质预报工作,在引汉济渭工程隧洞工程中引入三维地震波法进行了两次探索与尝试。研究结果表明,三维地震波法对隧洞前方不良地质体预报预测有较好的正相关响应,是适用于TBM施工的超前地质预报的高效手段之一。该技术在引汉济渭工程秦岭隧道TBM岭北施工段掘进中预报了前方地质信息、动态评价围岩质量,尤其为K51+597.6位置TBM卡机脱困方案的制定及时准确地提供了前方地质情况,对TBM施工段的超前地质预报具一定参考价值。     

引汉济渭工程黄三段输水隧洞围岩变形与压力分析

以分析深埋长隧洞围岩应力和应变为目标,考虑隧洞施工方式,围岩支护形式等因素,通过数值计算,动态模拟隧洞施工过程,获取了黄三段输水隧洞初期支护后的围岩变形情况以及围岩与衬砌相互作用关系。计算结果显示:采用设计的初期支护形式,可有效控制不良洞段的围岩变形,Ⅳ、Ⅴ类围岩最大收敛变形满足规范设计要求。Ⅳ、Ⅴ类围岩与衬砌间的相互作用力随衬砌浇筑时距掌子面距离的增加而降低,但在距掌子面约4倍洞径后降幅微小。通过对比分析经验方法与数值方法所确定围岩压力成果,确定了衬砌结构设计所需的围岩压力指标,为黄三段输水隧洞设计提供了依据,分析方法可为相似工程提供参考。     

隧洞穿越高应力压密散体施工对策及其适应性分析

滇中引水工程狮子山隧洞处于F_Ⅲ-102和F₁₆断裂构造夹持带,地应力高,其D₁^l钙质页岩、炭质页岩呈散体压密结构。地质分析表明,区域地质挤压构造残余高地应力是隧洞大变形的主要动力源,低抗载性劣化破碎结构是隧洞产生失稳变形主要内因。现场揭示隧洞破坏形式主要表现为开挖卸荷失稳坍塌、掌子面挤出、支护严重挤压变形。针对高地应力条件下散体压密结构的围岩特性和典型破坏特征,提出施工应遵循“预支护、快掘进、快支护、快闭合”的原则,并总结了适用于该地质条件的针对性施工对策:选用ST-20管棚钻机进行长15 m的Φ108 mm大管棚超前预支护施作与周边和掌子面围岩注浆加固;采取“及时强支护”并设置让压锚杆和长锁脚锚管抑制变形措施;施工期间加强围岩监控量测和围岩内部变形监测,实施动态控制,信息化施工。实践证明,隧洞穿越高地应力挤压破碎带时,采取对浅部围岩进行加固、主动支护与被动支护相结合的施工措施,能有效抑制围岩松动圈向深部发展与变形,有力保障隧洞安全顺利施工。     

大伙房输水工程隧洞出口段偏压应力分析及施工对策

辽宁省大伙房水库输水工程隧洞出口段属于强风化的浅埋、偏压不良地质洞段。为保证安全进洞,掌握浅埋偏压隧洞围岩受力情况及变形规律,本文运用非线性有限元法模拟隧洞开挖过程,分析了偏压隧洞开挖后的应力分布状态、围岩变形及稳定性,并据此采取相应的施工对策,顺利地通过了浅埋、偏压的洞口段,确保施工安全的同时保证了工程质量。     

长大隧洞工程建设中地下水处理的实践及思考

以引汉济渭工程秦岭输水隧洞(越岭段81.779 km)为例,围绕该隧洞建设过程中的地下水问题,介绍其总体富水情况以及地下水预测方法。通过对秦岭各支洞抽排水措施的综合研究,给出了抽排水方案的设计步骤,结合不同涌水的处理提出了突涌水的处理思路,并介绍了目前国内先进的突涌水预测手段及应用效果。根据秦岭隧洞抽排设备的配置思路以及洞外环保处理情况,指出了目前地下水处理过程中存在的问题并提出相应的解决方法。通过引汉济渭工程建设过程中地下水处理情况的介绍、探讨和分析,对长大隧洞处理类似地下水问题提供一定的借鉴。     

引汉济渭工程秦岭输水隧洞初始地应力场特征及反演分析

针对秦岭输水隧洞大埋深、高地应力容易引起岩爆、大变形等工程灾害的问题,为预防和减轻地应力分布和变化对施工进程和人员设备安全的不利影响,对秦岭隧洞隧址区典型位置(越岭段、岭南、岭北)分别进行了水压致裂法应力测试,并对无断层段和含断层段进行了三维地应力场反演分析,研究了秦岭隧洞初始地应力场特征及规律。结果表明:秦岭隧洞地应力表现出较强的水平构造应力作用,岭南岭北勘探试验最大主应力为25.4～27.7 MPa,垂直孔测得最大水平主应力方向稳定在近EW向。数值模拟可以较好地反演分析秦岭输水隧洞的地应力分布,无断层段隧洞最大主应力多为10～45 MPa,最小主应力多为0～15 MPa;含断层段隧洞主轴最大水平主应力值较高,变化范围为20.46～71.94 MPa,最高达71.94 MPa。由于断层破碎带的存在,附近区域会出现剧烈的应力变化,断层带以内应力值显著减小,而断层带两侧出现应力集中,局部应力值升高。     

穿黄隧洞形变检测及三维数字仿真管理系统研究

穿黄工程是南水北调中线总干渠穿越黄河的关键性工程,其中穿黄隧洞工程技术难度最大。穿黄隧洞采用双层衬砌结构,工程地质条件复杂,其在多变的水土压力作用下的变形情况直接关系到穿黄隧洞的运行安全和南水北调中线工程的正常供水。以三维激光扫描技术为工具,获取了穿黄隧洞过水面的三维信息,采用自主研发的"隧道形变检测/监测系统"对隧洞进行形变检测,并建立了穿黄隧洞三维数字仿真管理系统。将测绘技术应用于穿黄隧洞的运行管理,可提供可靠的技术支撑。     

高磨蚀性硬岩地段敞开式TBM掘进参数优化和适应性研究

通过论述敞开式TBM的施工特点,结合敞开式TBM在引汉济渭工程秦岭隧洞高磨蚀性硬岩地段施工的具体情况,详细陈述敞开式TBM在隧洞掘进过程中遇到的典型问题及现场采取的施工措施,对TBM在高磨蚀性硬岩地段掘进中掘进速度的影响因素和敞开式TBM适应能力进行分析。结果表明,在高磨蚀性硬岩地段,TBM掘进参数拟定宜采用高转速、低贯入度、高推力、低扭矩的"两高两低"模式。研究成果为引汉济渭工程秦岭隧洞TBM施工段岭南工程后续掘进施工提供了掘进施工依据,且对实现TBM快速掘进提出了具体建议。     

太峪隧道斜井交叉口挤压变形段涌水处理技术

隧道涌水是隧道施工中常见的不良地质现象,尤其在隧道内临空面比较大的异形断面处出现大量涌水,将对隧道施工带来非常大的困难和险情。针对这一问题,根据太峪隧道变形裂缝实际情况,分析其原因并提出斜井交叉口地段的初期支护变形处理技术及施工注意事项,大大提高了施工安全性。同时,还对其它工程同类地质灾害处理具有一定的借鉴意义。