深埋长大引水隧洞Ⅳ类围岩光面爆破设计

锦屏二级水电站引水隧洞处于高山峡谷岩溶地区,上覆岩体一般埋深1 500～2 000 m,最大埋深约2 525 m,具有埋深大、洞线长、洞径大的特点,地质条件复杂,主要工程地质问题有高地应力、岩爆、突涌水、高地温、有害气体、围岩稳定性差及隧洞穿越多条断层破碎带等。钻爆开挖的质量好坏直接影响工程的整体施工进度和施工安全。控制好开挖质量,将有效减少高地应力影响、岩爆的发生和围岩稳定性差引起的塌方等地质问题。     

中部城市引松供水工程总干线引水隧洞主要工程地质问题分析

引松供水工程总干线是工程的重要组成部分,其中隧洞长91.0km,埋深超过300m洞段累计长度2.6km,最大埋深540m.工程跨越多条河流,沿线岩性繁多,有砂砾岩、砂岩、安山岩、凝灰岩等,隧洞区通过的断裂构造发育.本文运用构造力学,岩石力学理论.定性分析断裂(断层)对隧洞的影响和在高地应力条件下坚硬岩石发生岩爆的可能、涌水等问题.     

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.     

锦屏辅助洞岩爆的爆破主动控制实践

以横穿锦屏山脉、平均埋深达到1 500~2 000m的锦屏辅助洞爆破开挖过程中岩爆控制为背景,介绍了辅助洞沿线岩爆分布规律及基于应力解除爆破和控制爆破技术的岩爆控制措施。辅助洞岩爆的沿线分布表明:施工过程中岩爆的防治应该一方面改善围岩应力集中的程度,另一方面降低岩体的储能能力。强烈和极强岩爆洞段应力解除爆破应特别重视掌子面前方和两侧围岩中应力集中区的解除,爆破孔的间距宜在1~2m之间,不宜过大,否则将影响应力解除的效率和效果。另外,通过改善洞室周边轮廓形状、调整钻孔作业顺序和控制爆破进尺在2m以内等措施,改善了应力状态、减小了爆破扰动,对控制强烈岩爆和极强岩爆发生的频率和等级起到了积极作用。对类似深埋隧洞开挖过程中的高应力动力破坏控制具有一定的参考价值。     

锦屏二级水电站引水隧洞钻爆法开挖技术

高埋深产生高地应力,高地应力除引发岩体脆性变形发生局部坍塌、大面积垮塌等现象外,在完整围岩洞段易产生形式为剥落、松脱、弹射的岩爆,是岩体破坏的主要原因.本文基于锦屏二级水电站引水隧洞的爆破开挖方式及钻爆参数的不断优化,达到了引水隧洞安全、快速掘进的目的,获得了高埋深、大洞径隧洞各类围岩特别是软岩、断层破碎带、岩爆洞段的...     

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。     

隧洞有机仿钢纤维喷射混凝土研究与应用

锦屏二级水电站引水隧洞埋深大(最大埋深2 500 m左右)、地应力量级高,隧洞开挖以后围岩普遍出现破裂损伤,严重时出现片状破坏和波速显著降低等现象。普通喷射混凝土施工存在一次性喷射厚度不够、需反复施喷、喷层易脱落、同围岩粘聚力不满足设计要求、岩爆洞段抗冲击韧性不足等问题。根据喷射混凝土配合比优化试验成果,选用了纳米有机仿钢纤维混凝土作为引水隧洞工程主要喷射混凝土类型之一,主要应用于TBM掘进洞段、钻爆法潜在岩爆洞段、或高应力问题突出的洞段,可实现快速支护、起强快、回弹少,且具有较强的抗冲击韧性,对地下水发育洞段也较适应,对隧洞安全快速掘进具有重大意义。     

引大济湟工程隧道三维超前地质预报

引大济湟工程引水隧洞线路长、埋深大、地下水位高,且沿途穿越多条大断层,主要工程地质问题突出.为了减少和有效预防地质灾害发生,准确预判掌子面前方地质条件和可能出现的地质灾害,现场开展了TGS360 Pro隧道三维超前地质预报与分析,成功预报了可能发生涌水、突泥和坍塌等地质灾害的隧洞桩号洞段,并采取了应急处理措施,为施工开...     

锦屏超高压岩体水压致裂法地应力测试系统研制与应用

锦屏二级水电站引水隧洞上覆岩体一般埋深1 500～2 000 m,最大埋深约为2 525 m,具有埋深大、洞线长、洞径大的特点,为超深埋长隧洞特大型地下水电工程。最大地应力可达到70 MPa以上,在隧洞开挖过程中,由于存在超高的地应力,局部岩体出现了强烈的岩爆和变形,给隧洞的设计、施工及安全带来很大的困难和隐患。加上钻孔中经常出现岩饼现象,常规的孔径应变法和水压致裂法地应力测试难以有效进行。为了能够实测到深部岩体的地应力状况,开展了超高压应力状态下的岩体地应力测试方法研究,成功研制出了超高压水压致裂法地应力测试系统,并在锦屏工程中得到了实际应用,取得了良好的测试成果。此测试系统的成功研发,为将来在公路、铁路、水电和矿业等领域的超埋深超高地应力的测试提供了条件。     

仰拱滑模在锦屏二级水电站引水隧洞底拱混凝土衬砌施工中的应用

<正>1工程概况锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流锦屏大河弯上,是雅砻江干流上的重要梯级电站。电站总装机容量4 800 MW,单机容量600 MW。引水系统采用4洞8机布置形式,从进水口至上游调压室的平均洞线长度约16.67 km,中心距60 m。引水隧洞洞群沿线上覆盖岩体一般埋深1 500~2 000 m,最大埋深约为2 525 m,具有埋深大、洞线长、洞径     

锦屏二级水电站F6大断层隧洞施工方案

锦屏二级水电站引水隧洞洞群具有埋深大、洞线长、洞径大、地应力高等特点,沿线覆盖层厚度一般为1 500~2 000 m,最大约为2 525 m,是目前世界上最长、埋深最大、落差最大的水工引水隧洞。洞线穿过断层发育,其中以F6大断层为之最,为锦屏二级水电站施工难题之一。文中简要介绍了这一施工难题的成功攻克。     

锦屏二级水电站引水隧洞施工期地下水探测技术研究

锦屏二级水电站引水隧洞施工地质条件复杂、埋深大、洞线长、洞径大.高压集中涌水的预防与处理成为隧道超前地质预报的重中之重,应用地质雷达(GPR)技术进行地下水的超前探测预报不仅可行有效,且具有扫描速度快、操作简便、分辨率高、图像直观等优点.本文结合工程实际,分析了GPR进行地下水探测的基本原理和方法,并总结了局限性,可为GPR进行地下水探测的理论研究和工程应用提供一定的参考.     

引汉济渭秦岭隧洞4号支洞开挖爆破技术浅析

引汉济渭秦岭隧洞4号支洞是为解决引汉济渭秦岭输水隧洞TBM长距离掘进出渣和通风问题而在中段设置的施工支洞,采用全断面钻爆法开挖。4号支洞施工开挖中以硬岩为主,高埋深产生高地应力,引发岩体脆性变形发生局部坍塌,在完整围岩洞段应力集中易产生岩爆,施工难度高。针对引汉济渭秦岭隧洞4号支洞地质条件设计爆破开挖方式、优化钻爆参数,获得高埋深、硬岩、岩爆地段的钻爆开挖参数,通过实践达到支洞安全、快速开挖的目的。     

基于应力解除法的九岭山隧道洞壁二次应力场分布规律研究

为了解九岭山隧道开挖后洞壁二次应力场分布规律及其与岩爆发生状况之间的关联性,采用应力解除法沿九岭山隧道全线选取岩体完整,受开挖扰动小的部位进行了洞壁二次应力的实测,并结合现场岩爆实际发生情况,对洞壁二次应力场的分布规律进行综合对比分析,并结合应力判据对岩爆进行了二次准确预测。研究结果表明:洞壁二次应力值与隧道埋深呈现近似线性关系,二次应力量值呈现σ_1σ_θσ_xσ_3τ_(xy)的特征;洞壁切向应力σ_θ最大为63.944 MPa,最大主应力σ_1最大值为77.17 MPa,二者量值相差7.5%,对岩爆的发生均起主导作用;洞室开挖后的洞壁切向应力σ_θ与埋深的相关系数为0.933 23,相比最大主应力σ_1与埋深的相关系数0.897 22,σ_θ与埋深的相关性更好;隧道开挖后,切向应力σ_θ在30～50 MPa范围内时可初步判定将可能发生微岩爆,σ_θ大于50 MPa时可初步判定将可能发生中等岩爆;以此为基础,再结合应力判据可对岩爆发生等级做出准确预测。研究成果为高地应力硬岩隧道岩爆预测提供新的思路。     

引汉济渭工程深长隧洞突水综合预报与治理

山岭隧洞在穿越大埋深围岩段落时常遇到复杂突水涌泥灾害。赋存于围岩中的基岩裂隙水具有埋藏、分布不均及赋存和运动规律复杂的特点,加之受含水灾害体埋深大、围岩介质不均匀以及洞内观测条件复杂恶劣等因素的制约,在深长隧洞中开展突水涌泥灾害的预报工作是业内广泛关注的工程技术难题。为探明引汉济渭工程秦岭隧洞掌子面前方基岩裂隙水的埋藏位置、分布范围以及赋存形式,采用由三维地震法、瞬变电磁法以及激发极化法所构成的综合预报方法探明了掌子面前方的突涌水致灾构造,采用全断面超前帷幕注浆对探明的灾害区域进行治理,并结合7号洞主洞上游突涌水的超前地质预报、模型试验分析及超前帷幕注浆处理措施等,总结了一套在特殊地质条件下对不良地质体进行精确预报及综合治理的施工方法,为钻爆法施工隧洞中突水灾后治理以及超前帷幕注浆工作提供有益指导。     

吉林省中部城市引松供水工程引水隧洞岩爆初步预测和工程对策

从分析深埋隧洞（埋深〉300m）工程地质条件入手,结合地应力测试值,通过反演得出隧洞区初始应力场,在此基础上通过计算获得开挖后洞周围应力值。以此为依据,结合室内岩石试验和不同岩爆判别准则,给出勘察设计阶段隧洞产生岩爆的可能性及级别,并在设计中提出相应对策。     

地面“盖帽法”灌浆封堵隧洞掌子面涌水技术在大伙房水库输水工程中的应用

大伙房水库输水工程D＆B3标段主洞桩号14＋026出现特大涌水，将全长1700m的主洞全部淹没。通过在涌水掌子面地表（埋深84m）进行补充物探和地质勘探取得较为详尽的地质资料后，采用“盖帽法”进行地面灌浆，成功封堵隧洞掘进过程中的涌水，主洞成功排水，恢复生产。对今后在相似或相近地质条件对洞室淹洞涌水处理及同类或类似工程中可作为很好的借鉴。     

引汉济渭工程秦岭隧洞岭南TBM施工段岩爆防治措施探讨

引汉济渭秦岭隧洞最大埋深约2000m,根据资料分析,秦岭隧洞地应力高、埋深大具备发生岩爆的条件.本文拟对引汉济渭秦岭隧洞越岭段岭南TBM施工段（K27＋643.006～K46＋360.000）18.717km地段围岩岩爆机理进行分析、研究,提出TBM法施工通过岩爆地段的施工预防措施.     

长大深埋水工隧洞设计关键技术研究与实践

在分析我国长大深埋隧洞发展历程及研究现状的基础上,阐述了长大深埋隧洞工程遇到的主要工程地质问题,并结合多年积累的调水工程设计、施工、管理等经验,总结已完工及在建的高埋深长隧洞遇到的实际情况,针对突涌水、突泥和涌砂、岩爆、围岩大变形、高地温、高地应力、高外水等多种极为复杂的工程地质问题进行了分析和探讨。结果表明:在长大深埋隧洞设计前期,结合工程主要地质问题进行TBM设备选型至关重要;设计及施工过程中采用数值模拟、试验研究、超前地质预报、现场监测等手段,对高外水、软岩大变形、岩爆、高地温等不良地质洞段进行分析研究并动态调整设计;不良地质条件掘进易采用三低(低推力、低转速、低贯入度)、一快(快速掘进)、一连续(掘进)、宁慢勿停的掘进原则,可以避免国内外类似工程灾难性的后果发生。     

锦屏二级水电站引水隧洞施工总体设计

锦屏二级水电站4条引水隧洞单洞长约16.67 km,开挖洞径12.4～13 m,最大埋深约2 525 m,受地形限制沿线无条件布置施工支洞,属典型的深埋长大隧洞。该引水隧洞工程的施工规划设计,包括高压大流量地下水处理、地应力和岩爆、超前预报、分标方案、钻爆法和TBM施工、连续带式输送系统出渣和返程带料、施工通风等技术的研究应用,将促进我国深埋长隧洞施工技术的进步。