温岭大型古地下采石场长屿硐天凌霄硐洞室群工程地质条件评价

世界地质公园大型古地下采石场长屿硐天位于浙江省温岭市新河镇。据调查,这一由28个洞室群,占地面积约16km2的大型古地下采石场的采石史可追溯到1500a前的南北朝。凌霄硐洞室群是上述28个洞室群之一。其主洞的高度、跨度分别达55m和28m。问题是这些巨型洞室何以千年不倒,为了回答这一问题,也为了为这些重要古洞室的保护和安全旅游提供基础资料,本文开展了以凌霄硐为例的有关长屿硐天大型古洞室群的工程地质条件的研究。     

离散平滑插值模拟方法在地下硐室群工程中的应用

以岩滩水电站扩建工程为例,分析了地质体与地下硐室群三维建模和分析中的关键技术-离散平滑插值算法,并将该技术应用于岩滩扩建工程的地质构造及其地下硐室群的三维地质建模与仿真分析。结果表明,该模型在三维可视化表达及三维数值计算等方面均取得了良好的效果。     

湖南湘西大龙洞地下河成库方案

湘西大龙洞地下河流域水资源丰富,地下河堵洞成库工程效益巨大。经全面分析与研究比选出“正常蓄水位为680m水头、地下堵体置距离出口450m、拦水一排洪坝置消水砣、电站厂房置硐河大兴寨”成库地质环境适宜,方案优秀。在西南石漠化地区进行社会主义新农村建设具有典型意义。     

某地下厂房块体稳定性研究

影响地下硐室安全性的因素很多,不稳定块体是威胁地下硐室安全性的重要因素之一,因此在地下硐室开挖前,根据勘探平硐的资料,搜索出地下硐室围岩的不稳定块体,对于保证施工安全和完工后地下硐室的安全运营是非常必要的.文章介绍了SASW(边坡块体稳定性分析系统)程序在地下硐室中的应用,通过此方法,搜索出地下硐室围岩的潜在不稳定块体,为地下硐室的开挖和运营消除安全隐患.     

某水电站地下厂房硐室群岩爆预测与防治研究

拟建某水电站的大型地下厂房硐室群处于中等偏高的地应力环境中，在前期的勘探过程中已发现一些与岩爆密切相关的地质现象。因此合理地评价其开挖过程中岩爆发生的可能性、岩爆的烈度、分布范围以及相应的预测防治措施具有重要的工程意义。基于此，文章首先从岩爆发生的基本条件、地质宏观评价的角度对硐室群施工过程中岩爆发生的可能性进行了评估；然后，分别采用定性方法和工程地质类比法对该地下硐室群岩爆发生的烈度进行了评价；进而根据三维有限元模拟结果对岩爆发生的部位进行了圈定。最后，针对所研究的地下硐室群的具体情况，提出了相应的防治措施，即加强监测和超前预报，并采用以围岩弱化为主，围岩强化为辅的治理措施。     

“钟”形采空硐室结构特征参数分析

古人根据长期采矿经验,在长屿硐天矿区开挖形成了无柱式"钟"形硐室,并根据NS走向和SW-NE走向地形坡度不同的情况,采用不同的断面跨度,导致硐室底部呈近似椭圆形。为深入探寻长屿硐天华玄硐群与花居硐群"钟"形硐室结构特征的科学规律,深入总结古人工程技术经验,进一步分析大型硐室群屹立千年不倒的影响因素,本文深入开展"钟"形采空硐室结构参数特征的研究,以地形坡度、硐室跨高比、硐室埋深与高度比为因素,采用FLAC进行数值模拟计算,对硐室围岩的应力以及塑性区进行了深入分析,得出了结论为:在缓坡方向,硐室跨高比宜小于1.44,硐室埋深与硐高比宜小于1.8;在陡坡方向,跨高比宜小于1.28,硐室埋深与硐高比宜小于1.8。勘查的24个硐室中有67.7%硐室符合该规律,可见古人采用了较为合理的"钟"形硐室结构形式,为洞室千年稳定奠定了良好基础。     

含地下硐室的露天矿边坡稳定性研究

地下硐室是危害露天矿边坡稳定性的重要因素，其分布情况更是评价露天矿边坡稳定性的重要条件，通过分析地下硐室的应力分布情况，利用极限平衡法及格里菲斯强度理论，讨论并研究了地下硐室对露天矿边坡稳定性的影响，发现地下硐室的直径和其走向与整体边坡走向的关系对露天矿边坡稳定性的影响很大。     

晴隆县冷饭田铅锌矿硐室围岩稳定性分析

围岩稳定性是影响地下工程施工进度和安全的问题,因此评价地下硐室围岩稳定性对地下工程施工具有重大的现实意义。以晴隆县冷饭田铅锌矿硐室围岩为研究对象,采用BQ值法、RMR值法评价围岩稳定性,采用Hoek-Brown强度准则对围岩稳定性进行定量计算,通过三种方法的分析对比,冷饭田铅锌矿硐室围岩质量级别为Ⅲ类偏下,硐室跨度5 m时,围岩不稳定,在开挖过程中需要及时对围岩进行支护,硐室在5 m跨度下围岩能基本稳定一段时间,若未支护时间超过1周,需要采取支护工程。     

城市地下空间开发利用的地质安全评价内容与方法

城市地下空间地质安全评价是地下空间资源开发利用的基础,但尚未见针对其评价原理、内容和方法进行的系统研究。文章以主要服务于控制性详细规划和修建性详细规划为目标,提出了城市地下空间开发利用地质安全评价三方面的内容:（1）地下空间自身稳定性评价,分浅埋、深埋硐室对围岩稳定性计算方法进行了评价,在修正的芬纳公式的基础上提出了以硐室围岩表面刚好达到剪切塑性极限为临界条件的围岩稳定性计算方法;同时通过构建地质模型,模拟不同工况下硐室稳定性,获取大量样本数据,利用神经网络方法分析建立求解器,从而建立地下空间自身稳定性的快速评价系统。（2）城市地下空间开发引起的邻近工程稳定性影响评价,从地下空间开发对地面工程的影响以及地下工程之间相互影响两方面梳理了评价的内容。（3）后建地面工程对地下工程稳定性的影响评价,提出了通过原位监测、数值分析及工程类比等方法对后建地面工程对地下工程稳定性的影响进行评价。     

深埋硐室高围压条件下的围岩动力学响应

地下硐室开挖过程中,应力波对硐室周围围岩位移及其应力应变变化规律起着十分重要的作用,准确分析应力波对硐室围岩的影响规律,不仅可以作为检验施工设计的依据,而且可以预测预报围岩的稳定性和调整开挖方式、支护设计等,从而合理地指导施工。利用三维快速拉格郎日法(Flac3D有限元分析程序),以冬瓜山铜矿某破碎硐室为实例,在硐室围岩模型的上边界施加动力载荷,以模拟外界动力扰动对硐室围岩稳定性的影响,再通过加载峰值,来考察动载强度对硐室围岩的影响,得出了硐室围岩在不同时刻的应力和塑性区分布情况。研究表明:当扰动应力波来自硐室围岩竖直方向时,其对硐室拱顶和底板围岩的稳定性影响较大;当扰动应力波来自硐室围岩水平方向时,其对硐室侧壁围岩的稳定性影响较大。     

压气储能浅埋地下储气库性能试验研究

利用地下岩穴进行压缩空气储能是大规模能源存储的可行方式之一。压缩空气地下储存库建设的核心任务是保证储气库的密封性和洞室结构安全性。为了验证浅埋地下储气库的可行性,在湖南平江抽水蓄能电站勘探平硐的花岗岩地层内建造了国内第1个硬岩浅埋衬砌地下储气室,并进行了10次完整的压缩空气充放气循环试验。试验结果表明：储气室内压缩空气温度场呈现出显著不均匀分布的特性,温控系统可以有效地控制储气室的温度变化过程。长时高压储气条件下,试验库的漏气率约为充气率的3.2%,试验库密封性能良好。在8.7 MPa的内压作用下围岩的最大变形量只有0.35 mm左右,高内压引起的变形影响区在10 m范围内,围岩变形安全性良好。试验成果有助于全面深入地认识高压地下储气库的工作性能,并为压气储能地下储气库的设计提供有益参考。     

基于统计分析的地下厂房边墙最大收敛变形多指标预测方法

准确预测围岩变形是大型地下硐室科学设计与安全施工的重要前提之一。现有地下硐室围岩变形预测方法主要基于已施工部位围岩变形情况来预测未施工部位围岩的变形趋势,难以满足工程勘察设计阶段准确预测围岩整体变形的要求。在统计分析国内31例大型地下硐室实测资料的基础上,提出了一种适用于工程勘察设计阶段的大型地下厂房边墙最大收敛变形多指标预测方法。该方法分析了31例工程案例的实测数据,发现单轴饱和抗压强度与地应力的比值(强度应力比R/σ)、地质强度指标(GSI)和完整岩石的材料常数m_i对围岩变形影响较大,并给出了相应的计算方法,同时采用最大收敛变形与硐室高度比(相对变形值U/H)评价了围岩变形量值的大小。通过大量的统计分析建立了地下硐室相对变形值U/H与3个指标之间的预测公式。通过工程实例验证了所提大型地下厂房边墙最大收敛变形预测方法。结果表明,该预测方法的计算结果与实际结果非常接近,说明了所提方法的合理性。     

自一里电站地下硐室涌突水危险性分析

地下工程涌突水是影响工程施工及运行的一个重要问题,目前对水电站地下工程涌突水危险性评价的研究较少。本文以自一里水电站为例,参考已有且较为完善的岩溶隧道涌突水及非可溶岩长深隧道涌突水的危险性评价方法,从地下水通道和地下水来源(补给)两个涌突水控制因素入手,综合分析各项要素,对自一里电站地下硐室的涌突水危险性进行初步分区。结果表明:自一里电站厂址区整体涌突水危险性较低,但在局部地段有发生涌水的可能。厂址区硐室按照涌突水危险性高低可分为较高危险区、中等危险区和低危险区。     

自一里电站地下硐室涌突水危险性分析

地下工程涌突水是影响工程施工及运行的一个重要问题,目前对水电站地下工程涌突水危险性评价的研究较少。本文以自一里水电站为例,参考已有且较为完善的岩溶隧道涌突水及非可溶岩长深隧道涌突水的危险性评价方法,从地下水通道和地下水来源(补给)两个涌突水控制因素入手,综合分析各项要素,对自一里电站地下硐室的涌突水危险性进行初步分区。结果表明:自一里电站厂址区整体涌突水危险性较低,但在局部地段有发生涌水的可能。厂址区硐室按照涌突水危险性高低可分为较高危险区、中等危险区和低危险区。     

自一里电站地下硐室涌突水危险性分析

地下工程涌突水是影响工程施工及运行的一个重要问题,目前对水电站地下工程涌突水危险性评价的研究较少。本文以自一里水电站为例,参考已有且较为完善的岩溶隧道涌突水及非可溶岩长深隧道涌突水的危险性评价方法,从地下水通道和地下水来源(补给)两个涌突水控制因素入手,综合分析各项要素,对自一里电站地下硐室的涌突水危险性进行初步分区。结果表明:自一里电站厂址区整体涌突水危险性较低,但在局部地段有发生涌水的可能。厂址区硐室按照涌突水危险性高低可分为较高危险区、中等危险区和低危险区。     

单斜构造岩溶含水层及其岩溶渗漏条件分析——以湖北溇水江坪河水电站河湾地块为例

通过对湖北水江坪河水电站河湾地块寒武系下统龙王庙组上段(∈ 21）单斜岩溶含水系统的水动力、温度、水量均衡以及岩溶发育特征分析,提出在单斜岩层中存在2层岩溶结构和2层岩溶水系统,上层岩溶水系统的水位高于正常蓄水位( 475m) ,而深层岩溶水系统的水位低于正常蓄水位( 475m)。在建库条件下,库水可通过深层岩溶水系统向河湾下游径流排泄,即河湾地块存在岩溶渗漏问题。该结论已得到深孔勘探以及钻孔彩色录像初步查证。      

单斜构造岩溶含水层及其岩溶渗漏条件分析——以湖北水江坪河水电站河湾地块为例

通过对湖北水江坪河水电站河湾地块寒武系下统龙王庙组上段(∈21l)单斜岩溶含水系统的水动力、温度、水量均衡以及岩溶发育特征分析,提出在单斜岩层中存在2层岩溶结构和2层岩溶水系统,上层岩溶水系统的水位高于正常蓄水位(475m),而深层岩溶水系统的水位低于正常蓄水位(475m)。在建库条件下,库水可通过深层岩溶水系统向河湾下游径流排泄,即河湾地块存在岩溶渗漏问题。该结论已得到深孔勘探以及钻孔彩色录像初步查证。     

单斜构造岩溶含水层及其岩溶渗漏条件分析--以湖北水江坪河水电站河湾地块为例

通过对湖北水江坪河水电站河湾地块寒武系下统龙王庙组上段(∈21l)单斜岩溶含水系统的水动力、温度、水量均衡以及岩溶发育特征分析,提出在单斜岩层中存在2层岩溶结构和2层岩溶水系统,上层岩溶水系统的水位高于正常蓄水位(475m),而深层岩溶水系统的水位低于正常蓄水位(475m).在建库条件下,库水可通过深层岩溶水系统向河湾下游径流排泄,即河湾地块存在岩溶渗漏问题.该结论已得到深孔勘探以及钻孔彩色录像初步查证.     

蒲石河抽水蓄能电站上库三维渗流数值模拟

根据蒲石河抽水蓄能电站上库的地质及水文地质条件,建立了裂隙岩体三维渗流数值模拟模型,计算分析了水库-岩体系统地下水运动规律及各种运行工况下的上库渗漏量和渗流场的分布特征。将模拟计算区地下水流系统概化为非均质各向异性三维稳定地下水流系统,综合利用压水试验得到的平均渗透系数值和统计学方法得到的渗透张量方向,获得裂隙岩体的渗透系数张量。数值模拟结果表明,正常蓄水位运行工况下,整个库区均未进行防渗处理时,上库总渗漏量为5832.92m3/d,防渗后渗漏量减少了3571.27m3/d。     

浙江大型古地下工程洞室群的科学研究与启示

作者近20年来在中国浙江省发现多处大型古地下工程洞室群,包括3 000余个古洞室。通过现场调查发现,在这些古洞室群中,既有迄今为止所发现的最大跨度为92 m的天台县黑洞大型古地下采石场洞室,又有最大高度为99 m的长屿硐天水云硐古地下采石场洞室,还有洞壁刻凿最为华丽的龙游石窟古地下洞室。这些洞室均具有共同的特点:始采于几百年-几千年,即均保持了上千年的稳定;它们又具有各自独特的结构:斜墙、鱼尾形柱托、斜顶、穹顶、肋形仰拱,洞间隔墙,洞间水平隔板等等。研究表明,这些独特的结构均对洞室的长期稳定起到了至关重要的作用;除此之外,在这些古地下洞室群中还发现了古人高超的测量技术、开凿技术和防水技术等。这些保持了上千年稳定的无支护大跨度人工洞室群,对现代岩石力学有着诸多启示。然而,随着对这些洞室群的发现及旅游开发,各种破坏现象已经产生,严重威胁着这些古工程遗迹的稳定和安全,同时也对如何开展大跨度人工洞室群的长期保护提出了新课题和新挑战。