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...     

高地应力环境下引水隧洞软弱围岩稳定性分析

以实际深埋软岩引水隧洞施工为背景,在对导致大变形的围岩压力性质认识和力学行为分析的基础上,结合室内实验、数值模拟手段、施工变形监测数据和围岩—衬砌接触压力现场试验,研究了隧洞开挖后洞周位移分布特征、围岩变形和支护受力随时间发展规律。研究结论表明:(1)大主应力方向为垂直方向的高地应力环境中,隧洞软岩大变形以挤压型变形为主;(2)开挖面和二衬对约束隧洞空间位移分布具有重要作用;(3)软弱围岩变形发展和支护受力具有明显的流变特性和时间效应,及时施加二衬能有效限制流变变形的发展。在研究基础上提出了一些施工中有益于控制围岩稳定性的建议。     

周家垸电站软岩引水隧洞施工支护与地质预报

在软岩中开挖大跨度长引水隧洞,由于围岩自稳性差,需及时进行初期锚喷支护,缩短围岩应力松弛时间,有效控制围岩变形。为使支护形式经济、合理和有效,在隧洞施工中应根据围岩情况及其动态来选用合适的支护形式及支护参数。对局部断层破碎带、涌水、煤层等地质缺陷地段应做好地质预报,研究超前支护处理措施。详细介绍了周家垸电站软岩引水隧洞的施工支护与超前地质预报情况。     

软岩引水隧洞围岩稳定性分析

为研究软岩区引水隧洞开挖变形规律，基于某软岩引水隧洞工程实例，对现场监测数据进行分析。结果表明：(1)受软弱岩层的影响，掌子面开挖6m以内，拱顶沉降值和周边位移值的变化最大，且拱顶位移沉降和周边位移与时间的关系符合指数函数关系；(2)软弱岩层隧洞开挖后，围岩自身很难迅速形成自稳定岩圈。当施加支护结构后，且支护结构与围岩形成支护拱圈时，位移才会有所收敛。在实际隧洞施工过程中，对于监测断面25m以内的位移监测要适当进行加密；(3)对于软岩区隧洞，因隧洞地层的工程性质较差，隧洞开挖后要及时进行支护。在实际施工过程中，要重视现场隧洞变形监测，发现问题及时处理。     

色尔古水电站软岩隧洞的开挖与支护

对色尔古水电站引水隧洞的岩体特征、开挖及支护施工中存在的一些问题等进行了阐述,对软岩地区围岩的开挖与支护进行了探讨并提出了一些自己的看法。     

深埋高压引水隧洞Ⅳ类围岩洞段围岩稳定性分析与支护建议

围岩和支护结构是高压引水隧洞施工研究的主要内容。文章以某水电站深埋高压引水隧洞Ⅳ类围岩洞段为例,利用Flac3D有限元模型对研究洞段围岩开挖支护稳定性进行数值模拟分析。根据模拟计算结果,建议对埋深200m以上的洞段进行强化支护,并给出了具体的支护建议,结论对提高隧洞的施工和运行安全具有重要的指导价值。     

浅埋引水隧洞穿越第三系变形特征研究

针对滇中引水工程浅埋第三系软岩隧洞的变形问题,选取柳家村隧洞进口段建立数值模型,研究了浅埋第三系软岩隧洞在开挖和支护后的变形破坏特征。结果表明:影响隧洞变形破坏的主要因数是围岩强度和隧洞埋深。隧洞开挖后,由于隧洞后段的围岩强度比隧洞前段大,在隧洞后段的变形量要大于隧洞前段的位移量,塑性区的分布范围也比前段广。支护后,隧洞的径向变形量和塑性区分布都得到了很好的控制,支护效果明显。在浅埋第三系洞段,开挖后的变形量与隧洞埋深有一定关系,即埋深相对较大洞段,开挖后的变形量也更大,在此洞段,应加强支护。研究成果对引水工程中的浅埋第三系软岩隧洞施工提供指导。     

结合地应力测试浅析六盘山深埋隧洞软岩变形问题

白龙江引水工程以长隧洞形式穿越六盘山南北向褶皱构造带,区内广泛出露白垩系及第三系地层,多为软质岩。规划线路北线六盘山隧洞软质岩洞段占比约89%。由于隧洞区域地质构造复杂,且受六盘山褶皱系影响,属地应力集中地段。在高地应力条件下软岩隧洞开挖后围岩塑性变形显著,对围岩稳定及施工安全造成一定的影响。根据地应力测试对深埋隧洞软岩变形问题进行了分析,对今后的隧洞设计和施工有重要的指导意义。     

水工隧洞围岩稳定性有限元分析研究

随着中国工程建设局面的不断展开,目前铁路、水利工程等遇到越多的围岩稳定问题,故隧洞岩体结构的稳定性分析有着非常重要的作用,文章结合引水隧洞开挖的初期支护施工过程,对引水隧洞不同围岩类别在开挖和初期支护结构的施工过程进行模拟,计算开挖施工过程3种不同工况下围岩顶拱及侧向的塑形变形,分析其分布规律,计算成果为初期支护过程围岩的稳定性提供分析依据。     

高寒高海拔地区软岩长引水隧洞变形塌方处理技术——以西藏拉洛水利枢纽工程德罗引水隧洞为例

为解决高寒高海拔地理环境和软岩地质条件下,西藏拉洛水利枢纽工程德罗引水隧洞变形与塌方事故频发且处理施工难度大、危险性高的问题,通过对传统变形及塌方处理技术进行优化及组合,采用“超前支护+刚性支护+柔性支护+有序排水”的方案,形成了一套完整的、适用于高寒高海拔地区深埋软岩长引水隧洞的变形与塌方处理施工技术。监测结果表明,该技术取得了良好的围岩处理效果。研究成果可为类似工程提供借鉴。     

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。     

软岩引水隧洞施工开挖过程围岩变形规律研究

以云南省滇中引水工程某段软岩引水隧洞建立实体模型,应用三维显式有限差分法程序FLAC3D对其施工开挖过程进行三维数值模拟。计算结果表明,软岩隧洞受到开挖面的空间约束效应,围岩应力逐步释放,相应围岩位移也逐渐增加;在横断面上,拱顶围岩沉降位移沿竖直径向的空间效应主要影响范围在3倍洞径(3D)左右,而拱腰围岩水平位移和拱底隆起位移在1.5D左右;掌子面向前推进过程中,掌子面的空间效应逐渐消失,拱顶、拱底位移在施工开挖面后方约2.5D~3D处趋于稳定,拱腰位移在约2D左右趋于稳定,围岩变形收敛:软岩隧洞需要及时施作初期支护,以提高围岩自承能力,限制位移的增长速度。     

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。     

深埋长隧洞软岩工程地质特性及变形预测研究

滇中引水工程香炉山深埋长隧洞穿越软岩（含断层破碎带）时,在高地应力和富水条件下易产生围岩大变形,变形量可达数十厘米到数米,如不及时支护或支护不当,不但给工程建设带来极大困难,而且整治费用高昂,同时会严重影响工期、延滞总体工程进度。根据软岩工程地质特性、软岩大变形分析评价方法、数值模拟结果对香炉山深埋长隧洞进行了软岩挤压大变形分析预测,提出了处理措施建议,避免了软岩大变形可能造成的危害。研究成果可为类似深埋长隧洞工程提供一定的借鉴。     

土卡河水电站软岩导流隧洞设计与施工

土卡河水电站导流隧洞围岩为典型软岩,围岩自稳能力差,成洞难度大。针对开挖揭示的实际地质条件,设计积极进行动态跟踪并及时调整初期支护参数。文章就软岩导流隧洞的设计和施工进行了详细阐述,提出软岩隧洞开挖必须严格遵守“短进尺、多循环、弱爆破、强支护”的原则,决不能求快冒进。     

沙坪水电站引水隧洞开挖施工技术

沙坪水电站引水隧洞所处区域为西南泥岩地带,洞室泥质粉砂受地表渗水影响,围岩稳定性差,开挖技术控制难度大。为有效控制洞室开挖施工的质量和安全,在引水隧洞开挖过程中,通过不断调节和优化施工程序、爆破参数、支护形式,使洞室开挖施工取得了较好效果。     

考虑松弛及蠕变特性的隧洞稳定性数值分析

随着岩体工程的不断发展,隧洞的长期安全和稳定越来越受到重视。结合工程实例,依据某引水隧洞的现场监测成果和数值模拟结果,基于开挖松弛及软岩蠕变特性对隧洞围岩稳定性进行了研究。结果表明:引水隧洞变形量主要发生在顶拱,变形遵循显著变形期→缓慢变形期→基本稳定期的规律;对于软岩隧洞,在数值模拟计算时应重点考虑软岩的蠕变特性,即软弱围岩的长期变形特征对隧洞的稳定性起着决定性作用;同时,基于蠕变模型,还可以发现围岩开挖松弛厚度亦对模拟精度影响较大。     

水工引水隧洞围岩稳定性有限元分析研究

水工引水隧洞施工过程中,常发生塌方、突涌水和岩爆等不良地质问题,直接对施工安全和工程进度造成严重影响。为准确预判围岩稳定性防止发生事故,施工开挖过程中围岩稳定性分析十分重要。文章结合工程实例,考虑多种地质条件和内水压力等因素,选取典型断面模拟隧洞在开挖和支护等多种工况下的应力变形计算分析,结论对指导引水隧洞围岩稳定性分析研究具有一定的指导价值。     

构皮滩水电站尾水隧洞特大断面软岩开挖支护

构皮滩水电站尾水隧洞软岩不良地质洞段占尾水隧洞全长的70%以上,确保软岩洞段的安全快速开挖是尾水隧洞施工的关键,尤其一次支护的强度对洞室稳定影响极大。为此,施工中根据软岩的地质特点及尾水隧洞开挖的断面尺寸,采取分层开挖和超前锚杆的施工方式和型钢拱架进行一次支护。根据监测结果,围岩变形很小,一次支护效果良好,表明构皮滩水电站尾水隧洞大断面软岩采取的开挖方式和一次支护方式是成功的。     

“深埋大直径软岩隧洞变形与稳定”项目通过验收

<正>2014年1月12日,"深埋大直径软岩隧洞变形与稳定"项目通过中国水电工程顾问集团有限公司验收。会议认为,该项研究成果经济效益显著,具有较高的推广应用价值。该项目依托锦屏二级水电站引水隧洞工程,针对深埋大直径软岩隧洞的变形机理、支护机理、支护设计与长期安全性评价等关键技术问题进行了全面系统地研究,相关成果已成功应用于锦屏二级水电站引水隧洞工程,并获得6项专利,取得了良好的效果。项目主要成果:①通过系统的物理、力学及水理特性的试验研究,揭示了高应力条件下绿泥石片岩低强度、低变模、遇水软化和流变等特性,为工程设计与施工奠定了基础。②系统研究了深埋高应力环境下软岩变形破坏的控制因素,揭示了高应力环境与低岩石强度的复杂变形机理,提出了深埋大直径软岩隧洞的支护原则和支护对策。③利用深埋软岩隧洞反分析方法,结