深埋隧洞突水、突泥机理研究

突水、突泥是隧洞施工过程中的重要工程灾害,对隧洞突涌水机理的研究有助于预报突水灾害和减少隧洞突、涌水事故的发生。本文利用离散元法在模拟动态问题及破碎物质方面的优势,采用颗粒流PFC3D软件,结合流体动力学数值模拟的有限体积法,建立了由裂隙岩体及断层组成的围岩隧洞突、涌水三维数值模型,模拟隧洞突水、突泥的全过程;探讨了集中水源（断层）水压力、岩体裂隙性状等对隧洞突水突泥的影响。据此提出了工程突水、突泥预防中两个重要的概念：突水临界水压力和前方临界突水距离。并提出了隧洞突水、突泥的发生机理,认为突水发生的前提是存在集中的高压水源。水源压力的大小、开挖面至集中水源的距离、岩体强度、岩体裂隙性状是影响突水的主要因素。     

某水电站引水隧洞突水数值模拟

 离散元软件 UDEC 可以用来模拟裂隙岩体的开挖以及进行水力全耦合分析。采用 UDEC 来模拟裂隙岩体开挖后在水力耦合作用下渗流流量与其对应水压力的变化过程并预测可能发生的突水灾害。结果表明开挖洞室以后,在围岩渗流与应力耦合作用下,围岩中裂隙隙宽、裂隙中水压及其渗透流量三者相互作用、相互依赖。裂隙隙宽的减小使得结构面水力梯度变大,作用在裂缝上的渗透压力增大,促进导水裂缝扩展,裂隙连通性增加。裂缝隙宽增大,渗透能力增强,渗流量增大,其渗流压力相应降低。在一定条件下,裂隙隙宽的改变可导致局部水力通道的形成,高压水头从局部涌出,从而促进突水灾害的形成。西南某水电站在深部裂隙岩体中开挖引水隧洞,该处地应力高且外水压大,容易引起突水灾害,对其进行了突水数值模拟,提示了一些可能发生突水的位置。     

河南某工程引水隧洞突泥突水原因分析与处理措施

隧洞施工过程中,突泥突水现象比较常见,但其原因各有不同。隧洞突泥突水往往会给工程施工造成巨大危害,如果处理不当还会造成巨大的财产损失,并危及人员安全。文章通过对河南某引水工程的突泥突水原因进行分析:从隧洞的基本地质条件入手,分析了地质构造、气象条件和水文地质条件与突泥突水的关系,并就其处理措施进行了介绍,供类似工程参考和借鉴。     

岩溶地质隧洞突水突泥产生机理及防治技术研究

岩溶地质是隧洞施工中经常遭遇的不良地质,很可能引发突水、突泥、坍塌等事件,存在极大的安全隐患。探讨隧洞突水突泥产生的原因,分别采用弹性梁模型和弹性薄板模型(基于摩尔-库伦准则)对岩盘最小厚度进行推导,并在鄂北工程宝林隧洞工程中进行应用。通过对隧洞突水突泥防治技术的研究,提出在不良地质段施工应采取短进尺、强支护、弱爆破、分台阶开挖的方式,当渗水清澈时应加强抽排,当渗出物含有大量泥沙时应及时封堵。     

深埋隧洞突涌水的预报及对策

深埋隧洞由于埋置深，覆盖层巨厚，具有高地应力、高渗水压力等特点。对深埋隧洞开挖工作面前方的的不良地质、特别是大涌水进行准确的超前预报，是及时采取措施，避免灾害发生，减少工期延误，保证施工安全的重要措施。     

引水隧洞工程突水治理方案研究

文章以南平市供水第二水源引水隧洞工程为例,介绍了引水隧洞突水现象,并基于地质勘察以及探水资料分析了该工程引水隧洞突水的原因,并详细阐述了钻孔灌浆的处置方案及细节,结果表明钻孔灌浆是治理引水隧洞突水、降低围岩透水性的良好方案,它能够有效控制突水段的用水量,确保引水隧洞后续施工的安全性。     

岩溶区深埋隧洞水文地质概念模型及突水模式

针对岩溶地区复杂的水文地质条件,以建立岩溶区域水文地质概念模型和典型隧洞突涌水概念模型为目标,通过分析贵州夹岩深埋长引水隧洞工程区的岩溶水文地质资料,结合地层结构、岩性组合、地貌特征等因素,研究该工程区内岩溶地下水的补、径、排关系。在此基础上,依托实地调查的典型涌水支洞,分析研究了不同情形下涌水量对降雨事件的响应,总结得出典型岩溶隧洞突涌水模式分为断裂构造与暗河联合控水模式、岩溶管道控水模式和层理面控水模式,并提出了相应的预防及处理措施。对典型1#支洞不良地质段采取掌子面灌浆封堵措施,有效阻止了重大突涌水事件的再次发生。     

滇中引水工程白云岩砂化隧洞涌水突泥处理研究

为了解滇中白云岩砂化特征,剖析其形成机理,探索滇中白云岩砂化隧洞涌水突泥的处置方法和措施,以滇中引水工程松林隧洞为例,对上述3个方面进行系统研究。研究结果表明：(1)滇中白云岩砂化为白云岩中可溶的方解石溶蚀流失后,不溶物石英砂颗粒填充溶蚀通道形成的砂化现象。由于进入白云岩砂化洞段前围岩条件好,导致涌水突泥具有突发性。(2)白云岩砂化段因结构松散易发生垮塌,在地下水的持续冲蚀下,断层带内松散的岩块发生软化和进一步垮塌形成空腔,产生集中涌水通道,形成反复涌水突泥。(3)白云岩砂化洞段涌水突泥处理措施包括快速抽排清淤、反压及封闭掌子面、布置超前排水孔降低空腔水压、对渣体进行灌浆形成支撑体、采用超前大管棚和小导管灌浆、利用超前探孔找出空腔位置并采用混凝土回填等方面。(4)超前地质预报是预防白云岩砂化洞段涌水突泥的基础,初期塌方快速封闭和反压处理是预防涌水突泥的关键。     

深埋隧洞开挖岩爆数值模拟与预测

为能更好地反映深埋隧洞岩爆的脆性破坏特征,在岩爆的数值模拟中采用了一个复合破坏准则弹脆塑性本构模型,并结合锦屏二级水电站辅助洞工程,综合运用各种判据和方法建立岩爆的预测体系,对开挖过程中岩爆的发生情况进行了预测,判定在洞肩和洞底角点处发生岩爆可能性较大,这与锦屏二级水电站辅助洞岩爆实际发生情况基本一致。对岩爆的预测具有一定的参考价值。     

输水隧洞断层破碎带突水滞时影响因素研究

突水事故是地下洞室工程施工中常见的工程问题,对工程的施工进度和安全存在严重影响。文章以辽宁省观音阁输水工程穿越F80断层洞段为例,利用数值模拟的方法对突水滞后时间影响因素和变化规律进行数值模拟研究,建议在输水隧洞施工过程遭遇含水断层时做好地质勘测和工作,同时做好相应的突水事故预防工程措施。     

基于微震监测的岩爆预报在引水隧洞 施工中的运用

为实现锦屏Ⅱ级水电站引水隧洞和排水隧洞在施工期间可能发生的强烈岩爆的预报,本文制定了基于微震监测技术的岩爆预报方案。首先对微震监测系统收集到的微震信息进行滤波处理和波普分析。然后,根据微震信息进行微震源定位,同时得到微震事件的数量、释放能量、视体积、能量指数等指标。最后,根据这些指标的值及其变化规律并结合现场地质条件预测隧洞发生岩爆的概率和强度。现场岩爆情况与采用该方法的岩爆预报结果对比表明：该预报方法对高强度岩爆具有较高的准确率。     

隧道岩溶段涌水突泥风险评价体系初探

研究隧道施工过程中岩溶段发生涌水突泥地质灾害的风险评价体系,为预防和治理灾害提供依据,尽可能降低施工过程中灾害带来的损失。首先,根据风险控制目标和形成条件划分风险影响因素,基于风险评价理论建立岩溶隧道涌水突泥地质灾害发生的风险综合评价模型。其次,通过资料收集、地质调查、洞内观察、仪器探测等方法获得评价要素的基本特征资料,明确风险指标要素的分级标准。最后,通过工程案例分析,按三阶段控制目标进行综合评价与验证。结果表明:考虑影响因素的动态属性,对涌水突泥地质灾害进行分阶段风险评价更符合工程实际情况;暴雨和岩壁厚度对风险发生概率影响较大,应着重控制;有针对性的治理措施可明显降低风险。研究成果可以广泛应用于水利、交通、矿山等项目的工程施工管理,为编制施工方案和实施灾害防治措施提供依据。     

基于地应力实测与能量判据的深埋隧道岩爆预测

根据巴基斯坦N-J水电站TBM引水隧洞地质构造和岩体赋存状况,采用套孔应力解除技术对深埋TBM隧道进行了现场地应力实测,进而依据地应力场分布差异将其分为构造和非构造应力影响区。岩石力学室内试验结果表明:砂岩的储能极限对卸载速率不敏感,在一定初始围压下基本为定值。在此基础上,从岩爆能量角度采用数值模拟分析揭示深埋隧道围岩能量分布变化规律,预测不同埋深、不同地应力场条件下隧洞岩爆的级别及规模范围。研究成果可为深部地下工程岩爆的预测提供一种新的思路。     

高地应力条件下隧道TBM施工岩爆分析

高应力条件下,地下工程在脆性岩体中施工很容易导致岩爆的发生。以N-J水电站大埋深引水隧洞为研究对象,首先采用应力解除法进行现场地应力测试,发现引水隧洞的地应力以构造应力为主,最大主应力达到了107 MPa,较高的地应力水平是导致现场岩爆发生的主要原因。为进一步分析引水隧洞岩爆规律,将地应力场转换至隧道局部坐标,在考虑地应力场剪应力影响的情况下,采用能量判据,通过数值方法计算得到了岩爆的分布范围。     

大金坪引水隧洞围岩岩爆灾害预测

大金坪引水隧洞位于高山峡谷区,受断裂带附近应力集中的影响,洞段、硬脆岩质洞段围岩具备岩爆灾害形成的基本条件,应当予以预测评估。通过评估,可预防岩爆灾害对施工人员、设备的伤害。     

岩爆区与富水洞段隧道湿喷混凝土配合比设计研究

为使喷射混凝土在强度、回弹、一次喷射厚度等方面达到理想的效果,解决锦屏山隧道支护技术难题,采用室内试验和现场试验对岩爆区与富水洞段湿喷混凝土的配合比设计进行了深入研究。研究结果表明:通过引入新型纳米级材料和硅灰,喷射混凝土一次喷射厚可达30～50 cm,2 min内终凝,与岩石的黏结力是普通混凝土的7～8倍以上;2 h内强度可达到1 MPa(普通喷混凝土10 h左右才能达到此强度),28 d强度可达到40 MPa,后期强度(90 d)也比普通喷混凝土增加快,达到44.7 MPa;减水率达到30%、泌水率比不超过17%,流动性提高,能够有效地改善混凝土拌合物的黏聚性和保水性,并且坍落度损失率低于12%,回弹率小于10%。该配合比在岩爆区能有效地抑制岩爆的发生,且在富水区能及时终凝达到封堵水的作用。研究成果对深埋特长隧道的设计和施工具有参考价值。     

抢风岭隧道围岩地应力场研究及岩爆预测分析

为了研究抢风岭隧道工程区地应力分布情况,采用水压致裂法进行了地应力测试。根据测试成果,结合有限单元法及多元线性回归对工程区应力场进行了分析。回归分析结果显示：沿隧道轴线,最大水平主应力大于自重应力,该地区是以水平应力场为主导,最大水平主应力方向总体上接近NE向。最后,根据地应力资料对隧道围岩进行了施工期岩爆预测分析,表明在埋深270～400 m完整坚硬的岩石洞段,施工期有发生中等岩爆的可能。     

江边水电站引水隧洞岩爆特征及防治措施

江边水电站引水隧洞的岩爆发生直接影响工程开挖进度并严重威胁施工人员及设备的安全,因此,研究岩爆的特征和发生规律显得尤为重要。概括介绍了引水隧洞岩爆发生特征、规律、预测预报方法,并详细阐述了岩爆防治措施及施工技术。     

百色水利枢纽水电站引水隧洞工程地质条件及开挖支护

简要介绍了百色水利枢纽水电站引水系统的基本地质条件、工程布置特点,并较为系统地总结了洞室开挖后揭露实际地质情况和开挖支护方法,以及洞室开挖局部出现塌方的具体处理措施.