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.     

引汉济渭输水隧洞岩爆处置研究

引汉济渭工程秦岭隧洞地应力环境复杂,岩爆成为了阻碍隧洞顺利施工以及威胁施工安全的一大障碍。以岭南4号支洞的开挖段为试验段,采集开挖过程中发生岩爆的信息,对发生岩爆的规模进行划分,提出轻微、中等以及强烈岩爆下的支护参数以及应力解除爆破参数。研究表明:微震监测技术在本隧洞的预测准确率达64%。柔性钢丝网、涨壳式预应力注浆锚杆以及仿纤维喷射混凝土对岩爆的控制具有良好的效果。     

秦岭隧洞岩爆应力解除爆破及支护参数优化

针对引汉济渭工程秦岭隧洞具有超长、大埋深、地质条件复杂、高地温、高地应力、施工通风及运输距离长等特点,开挖施工过程中岩爆的预防和处理是难点,在施工过程中,运用理论分析及现场试验等方法,通过对开挖前岩爆产生地段的预报解除和开挖后支护参数优化,减小岩爆对工程安全和进度的影响。以引水隧洞4号支洞的开挖段为试验段,采集开挖过程中发生岩爆的信息,通过微震监测预报数据,对应力解除爆破前、后监测数据进行对比分析,进行岩爆段开挖前应力解除爆破和开挖后支护参数优化,提出轻微、中度、强烈岩爆的有效防治措施。结果表明:应力解除施工方案可以避免或大幅降低岩爆的发生概率、烈度与规模,具备对应力集中部位预测准确、应力解除到位、解除效果可靠的优点,同时在开挖后对轻微、中度、强烈岩爆段采取不同支护参数,能够有效地减小岩爆造成的破坏,保证隧洞围岩稳定和地下结构安全。     

深埋水工隧洞岩爆微震监测预警研究

为了避免或降低潜在的岩爆风险,以陕西省引汉济渭工程秦岭输水隧洞为研究对象,采用加拿大ESG微震监测技术获取分析岩爆监测信息,对TBM隧洞微震监测设备的安装、传感器阵列布置、数据无线传输的方案进行了优化。通过长期监测结果和实际开挖情况对比发现:TBM洞段和钻爆法洞段80%以上的岩爆可提前预测,准确率分别达到90. 96%和83. 3%。     

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。     

引汉济渭秦岭输水隧洞出口段施工技术研究

引汉济渭工程秦岭隧洞全长98.3 km,隧洞最大埋深2012 m。结合工程特点,选择了施工用电、通风、用水以及会车洞等辅助施工措施;提出以开挖工法、减少软岩塌方措施、大变形处理以及涌水处理为核心的不良地质条件下的快速施工技术;针对隧洞污水提出专门的处理方法。通过辅助工法的比选以及快速施工方法,可在取得良好的经济效益的同时确保隧洞正常施工。     

基于微震监测的引汉济渭秦岭隧洞岩爆预测研究

引汉济渭工程秦岭输水隧洞区地应力较高,当在坚硬完整、干燥无水的变砂岩地层中进行开挖时,由于应力集中,有发生岩爆甚至强烈岩爆的可能。本文进行了基于微震监测技术的岩爆风险预测,分析了秦岭隧洞3、4号洞微震监测数据,并对岩爆事件进行相应预测,结果显示,预测准确率分别达到95.89%、90.00%和88.46%,说明微震监测数据可实现对岩爆事件的有效预测。     

引汉济渭秦岭隧洞5号支洞岩爆微震响应研究

以引汉济渭秦岭输水隧洞5号支洞为研究对象,微震监测技术为手段,微震数据及岩爆实录资料为基础,分析了诱发岩爆的原因,并在此基础上探究了微震事件活动与岩爆的关系。研究结果表明：地应力和掘进速率是诱发岩爆产生的主要影响因素,且埋深不同,其对岩爆产生的影响程度不同;微震事件的空间分布特征与掌子面位置存在紧密联系,其“时、空、强”特征可以形象地演示岩爆的产生过程并用于对岩爆的预测预警;岩爆不会一直持续发生,而是会经历扰动开挖-裂隙产生-岩体储能-裂纹发育贯通-能量释放的过程,且当能量释放不彻底时,容易形成频发型岩爆。     

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...     

引汉济渭工程隧洞施工若干技术问题探讨

基于引汉济渭工程隧洞施工实际,结合我国现有技术规范要求,对比分析了引汉济渭工程隧洞动态设计、超前地质预报、隧洞开挖方式、隧洞支护时效及衬砌与掌子面距离等五个方面的问题,得到了适宜引汉济渭工程隧洞施工特点的动态施工技术方法。针对不同围岩条件实施隧洞动态设计,采用了不同的开挖和支护方式。对物探发现的异常区进行钻探验证,以提高地质超前预报及涌水预测精度。地质复杂区段按照"物探先行,钻探验证,有掘必探,先探后掘"的原则组织施工。在实际施工中,应提倡利用围岩在无支护条件下的允许暴露时间也就是围岩的自稳时间实现短距离的掘进与支护分离。对硬岩(Ⅰ—Ⅲ)围岩采用"钻爆设计、光爆施工、工序组织、快速施工"的思路,对软岩(Ⅳ—Ⅴ)围岩采用"围岩量测、确保安全、遵守设计、按部就班"的思路。     

体验秦岭地下1500m深处

<正>秦岭1500m深处,正是172项重大水利工程之一的陕西引汉济渭工程施工主阵地。一场前无古人的穿越行动正在如火如荼地进行。"要打通秦岭,引汉江水至关中平原,不少施工技术超越了现有规范。特别是秦岭输水隧洞,最大的难度是要从底部贯穿世界十大主要山脉之一的秦岭,最大埋深达到2000m。"陕西省引汉济渭工程建设有限公司总经理杜小洲介绍。换过专用水鞋,戴好安全帽,登上进支洞的汽车,记者带您体验一把秦岭地底游。     

基于微震监测的秦岭隧洞岩性转换带岩爆孕育机制

多年来,岩爆的频发严重制约着最大深埋隧洞的工程建设进度,给现场施工安全造成极大的威胁。引汉济渭秦岭输水隧洞具有地应力高、埋深大、地质结构复杂等特点,为减少在开挖过程中岩爆带来的危害,利用微震监测技术对岭北TBM洞段实施全天候不间断监测。通过分析微震事件的时空演化规律,对K46+735～K45+730之间变砂岩与闪长岩交界面处岩性转换带的岩爆孕育机制开展了研究。研究结果表明：(1)微震事件的时空演化规律可以有效揭示岩爆区岩体的破裂过程,并显示出了微震监测震源参数的变化情况与现场发生的岩爆现象一致;(2)岩性转换带的岩爆孕育受开挖扰动影响,当岩爆区域在高应力作用下发生静力破坏时,结构面滑移错动产生高应力,并与静应力形成叠加效应,最终诱发强烈岩爆。研究成果可以为最大深埋隧洞施工过程中的岩爆预防措施制定提供参考,以保证现场施工人员和设备的安全。     

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。     

滇中引水工程凤屯隧洞2号施工支洞设计总结

滇中引水工程2号施工支洞采用钻爆法施工。由于隧洞埋深大,施工支洞布置条件较差,布置为斜井支洞。为满足主洞施工时的开挖、施工期排水,提出满足工程施工需要的施工支洞设计,包括支洞口场地、涌水、支洞工期等。     

基于隧洞围岩参数反演与地质判释的快速动态设计研究

本文针对引汉济渭秦岭隧洞地质环境复杂、不确定性影响因素多、施工风险高等特点,在试验洞施工过程中,通过监测围岩收敛变形、反演围岩地质参数、施工地质等手段,迅速对设计进行动态调整、修正和优化,进行了基于隧洞施工围岩参数反演及地质判释的动态设计的研究,初步探索了一条适合引汉济渭工程秦岭隧洞工程的动态设计方法及途径,以期为其他类似工程设计及施工提供参考。     

深埋输水隧洞硬岩岩爆防控技术研究

硬岩岩爆是输水工程深埋隧洞设计和施工难点.文章例举了引汉济渭和锦屏二级的岩爆危害,分析了岩爆发生以高地应力和高抗压强度为基础的特征,总结了岩爆分级、发生范围、发生时间、表现形式等基本特点.提出了理论预判法、现场监测预报、综合预判和经验判别等的岩爆风险识别和预警的常用方法.研究提出了岩爆防控的主动措施和被动措施,包括高压...     

引汉济渭秦岭隧洞施工通风测试及特征分析

文章分别以引汉济渭秦岭隧洞TBM施工段和钻爆法施工段为研究对象,分析了正常通风条件下洞内不同工序、不同位置的温度、湿度、气体含量、粉尘分布等特征规律.结果表明:采用TBM施工,高温段主要集中在距离开挖掌子面约1000m范围内.掘进时,洞内相对湿度和掌子面附近粉尘浓度均低于非掘进时,一氧化碳含量高于非掘进时.采用钻爆法施...     

引汉济渭工程秦岭隧洞0-1号洞工程滞后原因分析及对策研究

本文针对秦岭山区岩体地质条件以及引汉济渭工程秦岭隧洞0-1号主洞勘测设计成果,从正常的施工角度出发,探讨影响0-1号主洞正常开挖的主要因素,研究制定保证施工安全和进度的措施。最后从实施效果来看,提高了施工安全和进度,说明采取的措施是切实可行的,也为同类工程建设提供了一定的参考价值。     

贯入度对引汉济渭秦岭隧洞TBM滚刀磨损影响实验研究

引汉济渭工程秦岭输水隧洞TBM掘进施工在试掘进阶段因遭遇高磨蚀性硬岩地层,滚刀发生异常磨损,施工进度严重滞后计划进度。为了降低刀具的磨损,必须研究施工因素对刀具磨损的影响,而贯入度对滚刀的磨损较为敏感。以引汉济渭工程秦岭隧洞TBM施工段岭南工程为背景,通过缩尺滚刀实验,对不同贯入度下的滚刀磨损进行实验分析,确定了降低滚刀磨损的合适贯入度值,降低了滚刀的磨损,为高磨蚀性地层TBM现场掘进施工提供指导。     

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。