深埋隧洞岩爆风险尺寸效应问题探讨

岩爆是深埋工程建设面临的关键技术难题,岩爆风险的准确预测与评估至关重要。以全长超过16 km的锦屏二级7条不同洞径的深埋隧洞群岩爆实际发生情况作为统计依据,通过岩爆倾向性试验、应力状态、应力路径、蓄能深度、释放能量等多种方法和指标,对岩爆风险中存在的尺寸效应进行了深入探讨。研究结果表明,以小尺度岩石力学性质为基础的岩爆倾向性评价方法,由于难以反映地应力条件的变化,因此具有一定的局限性,而采用应力和能量分析方法则能够较准确地揭示岩爆风险中存在的尺寸效应。基于对深埋大理岩力学特性的深入认识,结合应力路径、蓄能能力、释放能量等因素的分析,7 m洞径的排水洞较6 m洞径的交通洞和13 m洞径的引水隧洞具有更高的岩爆风险,证明岩爆风险与隧洞尺寸并不存在完全的线性对应关系,存在一定的尺寸效应。根据现场实际统计数据,无论岩爆段所占比例,还是强烈~极强岩爆比例,排水洞也均高于交通洞和引水隧洞,而交通洞与引水隧洞的岩爆频次和强度基本相当,与理论分析结果基本吻合。     

深埋引水隧洞岩爆预测及防治措施

岩爆作为深埋地下工程在开挖后常见的一种地质灾害,极大地威胁着施工人员和设备的安全。在全面分析岩爆影响因素的基础上,从众多岩爆预测判据中,有针对性地选取了Rb／σ1判据、陶振字判据和卢森判据对某深埋引水隧洞进行了岩爆预测,结果表明整个工程以中等岩爆为主,局部洞段会发生强岩爆,同时针对不同岩爆等级提出了合理的防治措施。     

微震监测预测岩爆技术在地下工程施工中的应用

近年来,随着地下工程施工领域技术装备的不断进步,隧道及地下工程的规模、埋深不断发展,一些项目所处的地质环境本身具有岩爆倾向性,加之建设过程中岩爆的孕育、发展、发生过程认识不足,监测的手段落后,导致岩爆频繁发生,施工安全隐患极大,施工现场急切需要简单、适用、准确率较高的岩爆预测方法.锦屏水电枢纽工程C2表引水隧洞的个别洞段具有极强岩爆趋势,该项目采用微震监测技术对岩爆进行预警监测,文章介绍了微震监测技术及其在工程中的运用情况.     

高地应力区隧洞施工岩爆防治技术例析

本文以锦屏二级水电站引水系统引水隧洞洞群施工中岩爆防治技术应用为例,详细阐述了岩爆的形成及岩爆防治的措施,为高地应力区隧洞施工岩爆防治提供了宝贵经验。     

锦屏辅助洞(西端)岩爆分析及其防治措施

锦屏辅助洞作为锦屏水电枢纽工程(一、二级水电站)的前期控制性工程,既是沟通东、西雅砻江交通的重要通道,又是锦屏二级水电站引水隧洞的施工辅助洞和地质探洞.辅助洞具有埋深大,地应力高,围岩完整性好、强度高等特点,具备了发生弱～强岩爆的条件.施工过程中高频率岩爆严重困扰着施工安全.在总结锦屏辅助洞岩爆规律的基础上,分析了影响岩爆特征的主要因素,并针对岩爆烈度分级探讨了岩爆综合防治措施,该综合防治措施在实际应用中取得了很好的效果,为接下来的引水隧洞施工积累了丰富经验,并为国内外同类工程提供借鉴.     

秦岭隧洞4#支洞微震规律与岩爆预警研究

引汉济渭工程秦岭段4#支洞在开挖过程中多次遭遇岩爆的危害,为尽可能对岩爆风险区域进行有效的预报,减少开挖施工风险,利用微震监测技术对4#支洞进行了连续监测。构建秦岭隧洞4#支洞微震监测系统,实时监测开挖过程中隧洞围岩的微震信息,探究4#支洞围岩微震活动规律及其与岩爆灾害的关系。在此基础上,以岩爆经验预测为基础,提出基于微震前兆信息的岩爆要素综合预测方法,对岩爆的风险、范围、等级进行综合预测。研究结果表明:引汉济渭4#支洞岩爆大多数均存在明显的前兆信息,岩爆区域通常与微震事件的集中区域重合;岩爆发生前夕,高震级事件不断发生,同时b值有减小趋势;采用岩爆要素综合预测方法,在4#支洞测试洞段进行了17次预报,准确率达到76%。     

深部岩体群洞开挖顺序对围岩稳定性影响分析

针对多孔隧洞围岩开挖的长期稳定性,以锦屏二级水电站引水隧洞为工程背景,对三种不同的开挖工况进行模拟分析,研究多孔隧洞开挖顺序对围岩长期稳定性的影响。得到了洞室间隔开挖,应力集中范围较小,发生滞后岩爆等围岩变形破坏的可能性小,因此,对于多洞隧道开挖采用间隔开挖法有利于降低滞后岩爆的风险。     

锦屏二级水电站1#引水隧洞岩爆洞段数值分析

以锦屏二级水电站1#引水隧洞强岩爆洞段为例,运用RFPA对隧洞上半断面开挖进行数值分析,通过对隧洞破坏模式及其围岩的应力分析,在强岩爆洞段上半断面开挖过程中,围岩首先在边墙附近出现破坏,然后不断向拱肩方向扩展,即应力首先在洞壁附近产生应力集中,导致围岩产生损伤,随着损伤范围的扩大,高应力场向远离洞壁的方向发展,同时洞壁...     

锦屏二级水电站深埋引水隧洞岩爆特征及防治措施

硬脆性大理岩条件下深埋隧洞的岩爆问题是西部开发建设中遇到的工程难题之一。文中通过对锦屏二级水电站辅助洞、施工排水洞与引水隧洞施工中发生的岩爆规律与特征的分析总结,提出了该地区地质条件下岩爆的基本条件、分类、风险分区、时空分布特征等。文中阐述了岩爆防治设计思想与原则,并从设法降低潜在震源区的应力水平与设法提高围岩的抗震(抗冲击)能力两个方面出发,针对TBM掘进与钻爆法掘进的不同开挖方案,分别提出了不同的岩爆防治措施。     

锦屏二级水电站引水隧洞岩爆特征及微震监测规律研究

通过对锦屏二级水电站引水隧洞施工期间大量岩爆记录的深入研究,分析总结出岩爆沿里程分布规律、岩爆围岩破坏方式、隧洞横断面岩爆位置规律、岩爆次数与距掌子面的距离关系、岩爆次数与开挖后暴露时间关系、岩爆烈度与其围岩破坏范围关系等岩爆特征规律。通过对这些规律及岩爆分布与地质构造之间关系的研究,总结地质构造和岩爆的相互作用规律。将微震监测技术用于引水隧洞工程施工,进行深埋隧洞的岩爆监测预警,实现对微震活动的全天候连续监测分析,并根据现场对岩爆的微震监测结果,对微震的时空演化与岩爆之间的关系进行初步探讨。研究结果表明:深埋岩体隧洞中,岩爆的时间、空间、强度等分布存在较明显的规律性,并且与地质结构、施工工法、施工扰动等影响因素之间有着必然的联系,其中地质结构对岩爆的发生起控制作用;岩爆发生之前普遍存在一个孕育过程,并伴随着大量微破裂的产生和微震能量的释放(微震前兆),微震活动对岩爆事件普遍具有时间优先性和空间一致性,可利用其指导安全施工。本文的工程实践验证了微震监测技术用于深埋岩体隧洞岩爆监测预警的可行性,并具有较高准确率,从而为隧洞的岩爆预测和安全施工提供新的研究思路。     

锦屏二级水电站引水隧洞TBM开挖方案对岩爆风险影响研究

 为了提高施工效率,降低现场施工人员和设备的风险,锦屏二级水电站1#、3#引水隧洞采用大断面TBM进行施工。超大埋深TBM全断面施工,对于等级较强的岩爆,仍然可能会给TBM设备带来一定伤害。为此,通过微震实时监测和数值分析等手段,开展了TBM施工速度、导洞施工等TBM开挖方案对岩爆风险的影响研究。结果表明,降低TBM施工速率,有利于降低岩爆发生的风险;导洞施工+TBM联合施工对于极强岩爆风险的防范是十分有利的。研究成果可为TBM安全快速掘进提供重要的参考价值,也将为其他工程提供借鉴,具有重要的工程价值。     

锦屏二级水电站深埋长隧洞群的建设和工程中的挑战性问题

锦屏二级水电站大型深埋隧洞群由4条引水隧洞、2条辅助洞及1条施工排水洞组成,隧洞群总长约118 km,具有埋深大、洞线长、洞径大、地应力水平高、工程地质条件极其复杂、施工布置困难等特点,是目前世界上己建、在建总体规模最大、综合难度最大的水工隧洞群工程。隧洞群建设中面临地下水预报与处理、岩爆防治等关键技术问题。通过对锦屏二级水电站深埋隧洞群建设中遇到岩爆及突涌水工程治理等工程应用实例进行研究总结,提出下一步工程中所面临的挑战及应对措施。锦屏二级水电站工程深埋长隧洞的建设所取得的经验,可为类似工程提供有益的借鉴。     

神经网络及其在岩爆灾害预测中的应用

岩爆是高地应力区岩质隧道开挖施工过程中发生的主要施工地质灾害之一,它的发生对隧道施工企业的安全生产构成很大的威胁,对岩爆发生可能性及其程度的预测是这类隧道设计、施工及安全生产所面临的重大问题。依据隧道岩爆发生的条件,基于国内外隧道及地下工程岩爆实例,应用人工神经网络方法,建立了岩爆危险性预测的评价模型并应用vc＋＋6.0实现了该评价模型,将其运用到武隆隧道的岩爆预测中,取得了良好的效果。     

不良地质条件下长距离引水隧洞施工全过程进度仿真与实时控制研究

长距离引水隧洞常具有大埋深、长洞线、大洞径、高地应力水平、极其复杂的工程地质条件等特点 。大埋深和高地应力引起的岩爆及高涌水等地质问题对施工进度计划安排和控制影响非常大,尤其是对不良地质段的施工进度控制是整个工程能否按时完工的重中之重。结合循环网络的系统仿真与网络进度计划分析技术,提出了针对不良地质条件下长距离引水隧洞施工全过程进度仿真与实时控制方法。该方法可以对实时进度施工方案的变更和选择提供可行性研究和科学依据,为准确、迅速进行实时进度控制提供技术支持,增强实时施工进度的可控性。     

大型分岔隧道围岩稳定与支护 三维地质力学模型试验研究

 分岔式隧道是一种新型隧道结构型式，目前尚无相应的设计、施工技术规范和标准可循，为了解这种新型隧道结构的应力和变形状况，采用三维地质力学模型试验方法对目前在建的沪蓉西高速公路大型分岔隧道进行研究。试验成果有效地揭示分岔隧道洞周的应力、位移变化规律和分岔隧道围岩的破坏机制，获得分岔隧道的设计和极限承载安全度，为分岔隧道的优化设计和施工提供了有工程指导意义的建议和结论。     

双护盾TBM施工隧洞岩爆特征微震监测研究

为了研究深埋隧洞在双护盾TBM施工环境下的岩爆特征,以某公路隧道为例对微震监测成果进行了统计整理,并在此基础上分析了微震事件与掌子面位置、岩体完整性以及隧洞埋深等之间的相关关系,获取了该工程岩爆事件发生的规律。成果表明,在隧洞采用双护盾TBM开挖过程中岩爆事件并非主要集中在掌子面附近,岩爆存在一定的延迟性和超前性,岩爆发生与开挖过程的时间效应及距离范围存在一定规律。同时,岩爆的能量等级和发生频次与岩体结构及隧道埋深也存在关联性。深埋隧洞在双护盾TBM施工环境下的岩爆规律的研究对类似工程具有一定的借鉴意义。     

吕梁山长大隧道1号斜井岩爆施工安全技术

分析了吕梁山长大隧道的岩爆机理及特点,介绍了吕梁山长大隧道施工中的岩爆具体情况,通过施工实例,提出了岩爆时的安全施工防范措施,以规范施工安全管理,保证隧道施工的安全进行。     

引汉济渭工程秦岭区深埋隧洞地应力场研究

为了研究引汉济渭工程中秦岭深埋隧洞地应力分布规律,以便为隧洞设计及施工提供依据,在重要工程部位进行了三维水压致裂法的地应力测试工作。测试结果表明:测试部位最大水平主应力为19.5～31.4 MPa,大于自重应力,说明地区是以水平应力场为主导;最大水平主应力方向集中为NW～EW向。结合实测结果及隧洞围岩力学参数可知,工程测试区域隧洞洞身段属于高～极高应力区。最后,从地应力的角度讨论了隧洞轴线的选择,并采用常用的Russenes判别法和Turchaninov判别法对洞室围岩进行了施工期岩爆预测分析。     

官田隧道岩爆特征与防治措施

岩爆是一种世界性的地质灾害,极大地威胁现场施工人员和设备的安全。目前国内外在岩爆方面做了大量的研究工作,而地应力测试则是进行隧道岩爆及其他灾害预测预报的重要内容。结合官田隧道的施工情况,介绍了该隧道岩爆的产生及其发展特征,并结合地质条件和地应力测试两方面因素探讨了官田隧道岩爆发生的原因,并根据上述原因分析,针对性地提出了官田隧道在后续施工中防治岩爆发生的相关措施。