输水隧洞软岩段TBM掘进挤压大变形与支护受力分析

隧洞软岩大变形严重威胁到TBM安全运行,软弱围岩的变形具有明显的蠕变特性。针对某深埋输水隧洞软岩TBM掘进洞段的围岩变形和支护结构安全展开分析和评价,研究高应力条件下软岩的蠕变特性,比较不同支护方式管片结构的受力状态。研究表明：软岩洞段TBM掘进采取大断面扩挖和管片+豆砾石层+聚乙烯泡沫板缓冲层支护,缓冲层的施加明显改善管片的受力状态,有效地提高了管片结构的安全裕度。建议在类似的深埋软岩隧洞工程中,开展有针对性的岩体流变试验和变形监测,选取合适扩挖断面尺寸和支护方式,给围岩变形预留足够空间,为TBM的顺利掘进提供可靠的作业条件。研究成果为保障隧洞顺利掘进提供了技术支持,也可为其他同类超长深埋隧洞的修建提供参考。     

深埋高地应力水工隧洞开挖及喷锚支护模拟计算探析

水电工程是一项极其复杂的系统工程,通常具有建设规模大、外部环境多变、施工周期长及施工难度大等特点。由于存在较多的潜在施工进度影响因子,往往难以管控施工进度,进而影响工程预期目标效益的实现。文章根据工程实例对深埋高地应力水工隧洞开挖及喷锚支护利用非线性有限元软件进行模拟分析,通过模拟计算检修期、运行期、施工期围岩稳定性以及支护结构受力状况,提出了满足支护结构安全与围岩稳定性的优化设计,可为复杂地质条件的水工隧洞开挖与安全稳定支护提供一定理论依据。     

深覆盖高地应力水工隧洞围岩稳定及支护结构优化有限元分析

结合工程实例,采用非线性有限元软件,对深埋高地应力花岗岩隧洞开挖及喷锚支护进行模拟计算,分析了施工期、运行期及检修期围岩稳定及支护结构内力,给出了施工期、运行期及检修期围岩变形及支护结构受力情况。对支护结构进行了优化计算,得出优化方式下,满足围岩稳定和支护结构的安全要求。     

高地应力条件下输水隧洞断面选型及支护设计

在高地应力条件下选择合理的隧洞断面型式以及支护结构,对保证施工期围岩稳定及隧洞长期运行安全具有重要意义。针对滇中引水工程高地应力洞段,通过对比分析不同断面型式下隧洞围岩应力、变形及塑性区分布规律及量值大小,确定了隧洞断面型式为马蹄型,有利于隧洞围岩受力及结构稳定。在综合分析隧洞围岩的应力变形情况及塑性区深度的基础上,结合工程类比法确定了隧洞施工过程的临时支护措施及永久衬砌方案。通过对比支护前后隧洞围岩的变形数值及塑性区分布范围发现:临时支护措施能够有效的控制围岩的变形及减小围岩的塑性破坏范围,经永久衬砌后的隧洞围岩处于稳定状态,无明显的塑性破坏产生。     

深埋TBM隧洞围岩稳定与衬砌支护时机研究

结合某市供水项目TBM有压输水隧洞工程,建立三维数值分析模型,考虑开挖面空间约束效应,采用FLAC3D进行施工开挖期的围岩稳定与衬砌支护时机研究,分析了深埋TBM隧洞围岩的变形过程和在不同衬砌支护时机条件下围岩的变形与衬砌受力规律。计算结果表明,开挖掌子面的空间效应明显,对围岩的变形过程有较大影响;衬砌支护越早,围岩的变形量越小,但会造成衬砌应力水平显著提高,对衬砌结构的安全不利;因此建议综合考虑围岩稳定状态与衬砌应力量值决定衬砌支护时机。     

深埋软岩水工隧洞开挖支护设计及工程对策

深埋软岩水工隧洞面临突出的高应力围岩挤压变形问题,开挖施工难度极大,后期运行环境及工况复杂,其开挖支护设计须统筹兼顾施工全过程及长期运行的安全稳定性.以某深埋软岩水工隧洞为研究对象,考察了该类软岩的各向异性力学特性,并对隧洞布置方案、系统支护设计、爆破开挖控制等方面进行了论述.其中,为规避片岩各向异性的不利影响,推荐洞...     

水工深埋隧洞固结灌浆应力变形分析

固结灌浆是处理深埋隧洞不良地质条件、加固隧洞围岩、提高围岩承载力和减少渗漏的重要手段。结合工程实例,采用非线性有限元法对水工深埋隧洞固结灌浆前、后围岩力学行为进行计算分析。结果表明,固结灌浆后,隧洞围岩应力、变形均有不同程度的减小,且此种影响随围岩类别和水文条件而变化;进一步证明了固结灌浆对提高深埋隧洞围岩抗变形能力、改善衬砌受力状态的重要作用。     

深埋软岩隧洞施工过程动态数值模拟研究——以西藏某引水隧洞为例

以西藏某引水隧洞工程施工为例,采用通用软件FLAC3D对深埋软岩隧洞施工开挖过程中的围岩稳定性和锚固支护受力演化过程进行分析,揭示了塑性区、围岩变形和应力分布的总体规律。通过对该引水隧洞施工开挖和锚固支护的模拟计算,论证了隧洞开挖的稳定性以及锚杆、喷混凝土、钢拱架的支护作用,并提出洞室结构锚固支护合理时机宜为滞后掌子面一个施工进尺。对同类深埋软岩隧洞工程具有一定借鉴意义。     

水工隧洞大变形监测与预警技术

提出了一种水工隧洞施工变形监测及预警技术方法,该技术通过在隧洞变形区域开展收敛变形监测、系统锚杆试验、实时监控测量等,有效指导了隧洞工程的施工,对隧洞在围岩大变形段进行实时监测并及时调整与修正施工方案、支护参数并采取必要的措施,保障了工程安全施工。     

TBM施工深埋水工长隧洞围岩综合分类研究

目前常用的水工隧洞围岩分类方法主要是在浅埋隧洞和钻爆法施工的基础上建立的,在隧道掘进机(TBM)施工的深埋水工长隧洞应用中存在不足。在对国内外常用的围岩分级和分类方法进行统计的基础上,结合深埋水工长隧洞的特点以及TBM施工中可能遇到的主要地质问题进行分析,选取了围岩稳定性、高地应力风险、地下水风险和TBM施工围岩可掘性等作为评价隧洞围岩性质的主要因素,提出了一种既能描述隧洞围岩稳定性,又能描述地质风险类型及等级的TBM施工深埋水工长隧洞围岩综合分类方案。该方法已在新疆某输水工程中进行实践应用,取得了良好的应用效果。研究成果可为深埋水工隧洞开挖和支护设计提供技术支撑,为TBM选型及施工中可能遭遇的地质风险采取处理针对性措施提供依据。     

高地应力软岩隧洞开挖扰动特征与规律研究

高地应力软岩隧洞由于地应力高,软岩强度及变形模量低,变形和破坏现象十分突出.以滇中引水工程香炉山隧洞为依托,研究了不同洞室形状和地应力场条件下,高地应力软岩隧洞围岩的变形和破坏特征.研究表明:隧洞开挖后,围岩应力、变形、破裂范围及支护结构受力均呈分区分布特征,大主应力传递轮廓和围岩变形轮廓基本呈垂直关系.对于高地应力软...     

裂隙破碎带水工隧洞支护参数优化模拟及现场试验分析

对位于裂隙破碎带的水工隧洞支护结构及围岩进行数值模拟,通过调整支护结构参数模拟不同参数下隧洞支护结构的受力变形特性,从而确定一组优化参数既能保证结构的安全稳定又可满足经济性要求。并在实际隧洞施工中应用该组参数进行试验,通过监测数据进一步说明优化方案的先进性。     

考虑典型破坏模式的深埋隧洞安全监测布置方法研究

在对深埋隧洞破坏模式进行分析的基础上,基于分析结果针对性建立其安全监测系统的布置方法,可以有效维护隧洞施工期和运行期的长效安全。以滇中引水工程某深埋隧洞为例,在综合考虑工程地质条件、围岩状态、开挖形式的基础上,首先选取典型隧洞断面进行数值模拟,采用有限元强度折减法进行深埋隧洞典型破坏模式分析,获得了隧洞围岩应力与塑性区分布,得到了深埋隧洞潜在破坏面的分布情况。结合数值模拟分析结果,确定了安全监测原则及安全监测重点防控点。针对深埋隧洞潜在破坏面进行了两类围岩的安全监测测点布置。研究成果可为深埋隧洞工程安全监测系统优化设计提供依据。     

排水结构设置后软岩隧洞的渗流-应力耦合分析

高外水作用下,深埋软岩隧洞围岩-支护结构安全将受到极大挑战。为了降低高外水压对软岩隧洞围岩-支护体系的影响,较常见的工程处理措施为在隧洞周围布置排水结构,以降低洞周外水压力。笔者首先提出了一种简便的隧洞围岩-衬砌结构渗流-应力分析思路。然后,以某过断层带深埋软岩隧洞为研究对象,通过开展隧洞施工期、运行期渗流-应力耦合分析,研究了软岩隧洞排水结构的排水效应。研究发现,在注浆圈和排水结构的综合作用下,隧洞衬砌附近的水力比降较小,注浆圈水力比降较大,使注浆圈承担绝大部分外水荷载,而衬砌承担少部分外水荷载;在软岩和衬砌的变形协调作用下,最终形成注浆圈与衬砌的协同承载效应,有效提高了隧洞的运行安全水平。     

深埋软岩输水隧洞开挖支护时空效应研究

云南滇中引水工程中所穿越的滇中红层软岩流变特性显著,隧洞开挖及支护过程中围岩变形量大,对隧洞开挖支护体系及后期衬砌混凝土结构受力影响显著。重点对软岩蠕滑变形时空效应进行了分析,研究了隧洞开挖的衬砌预留变形量、支护体系合理施做时机及衬砌受力情况。研究表明,在确保隧洞围岩稳定的条件下,通过充分发挥围岩的自稳能力,改善支护体系受力条件,最终实现了隧洞支护参数的最优设计。     

锦屏二级水电站引水隧洞运行初期安全评价

锦屏二级水电站引水隧洞工程地质条件极其复杂,埋深大、洞线长、洞径大,为世界上规模最大的水工隧洞洞室群工程。重点分析了4条引水隧洞充排水试验和运行初期的围岩变形、支护结构的应力应变、围岩渗透压力及渗漏量的变化情况。结果表明,4条引水隧洞和各横通道封堵体设计合理,施工质量优良,运行状况良好,工程安全正常。     

不同隧洞围岩压力计算方法对管片力学特性影响研究

为探究隧洞围岩压力计算方法对管片力学特性的影响,文章以榕江关埠引水工程为研究对象,依据全土柱理论、SL 279—2016《水工隧洞设计规范》与普氏理论3种围岩压力计算方法,基于地层-结构法建立TBM有压输水隧洞精细化模型,分析其结构的安全稳定性。结果发现,隧洞处于安全状态,围岩压力计算方法对管片应力及变形影响较大;全土柱理论物理意义明确适用于浅埋隧洞,对于深埋隧洞可以选取普氏理论进行设计研究。该研究可为类似工程提供一定的理论参考。     

锦屏二级水电站1号引水隧洞绿泥石片岩洞段监测成果初步分析

绿泥石片岩具有强度及弹性模量等力学参数较低、遇水软化效应明显的特点,易出现围岩持续变形、支护结构损坏、大规模塌方等破坏情况。通过对锦屏二级水电站1号引水隧洞绿泥石片岩洞段围岩变形、支护和衬砌结构应力应变及衬砌外水压力监测成果的初步分析,了解该洞段的工作状态,为1号引水隧洞的安全评价提供科学依据,为类似工程提供参考。     

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。     

大变形隧洞支护现状与新型让压支护发展与展望

随着我国各项基础设施建设的发展，穿越高地应力区且工程地质环境恶劣的深埋长大隧洞工程不断涌现，高地应力、软岩条件下隧洞大变形问题日益凸显，并危及工程安全。对国内外大变形隧洞支护方式进行了系统调研。调研结果显示，目前对交通、水电水利等行业的隧道大变形问题的处理，均是以强支护或分层强支护为主的方案进行的，不仅造成材料的极大浪费，而且大变形造成的危害并未有效消除。而煤矿行业在处理大变形问题时成功采用了一种让压支护方案，通过对两种不同支护方式的对比分析，认为让压支护体系克服了目前交通、水电水利等行业中支护体系的缺陷，具有良好的应用前景。