延安黄河引水工程康家沟事故应急水库输水方案探讨

康家沟水库是解决延安黄河引水工程中高延线供水管道及泵站事故检修时受水区用水的事故应急水源工程。通过输水建筑物左右坝肩位置的比选和输水方式选择隧洞和坝肩埋管两种方案的技术经济分析比较,确定将输水建筑物布置于大坝右岸,采用隧洞输水方案实现康家沟事故应急水库的导流、放空、充库、放水等功能。     

失陷性黄土地区小断面输水隧洞施工技术

失陷性黄土地区小断面输水隧洞施工因受工程所选线路及地质条件影响,一般隧洞开挖无法采用工程机械施工,仅能依靠人工进行全断面开挖,因而工期均较长,工程投资相对较大。现以桃曲坡水库灌区南支渠与岔口连通工程输水隧洞工程为例,浅析失陷性黄土地区小断面输水隧洞施工技术。     

陕北地区饱和红黏土隧洞工程特性及施工方法初探——以榆林黄河东线引水工程为例

榆林黄河东线引水工程以输水隧洞为主,其中秃尾河以西段隧洞围岩大部分为新近系饱和红黏土,该类洞室的稳定性是隧洞施工的关键问题。通过详细地质调查,结合室内试验,对红黏土的工程特性进行研究,利用有限元方法计算因隧洞开挖带来的变形量,并采用HSS弹塑性本构模型,对钻爆法施工时的饱和红黏土隧洞围岩稳定性进行数值模拟计算,结果发现:隧洞采用钻爆法开挖时,洞室产生的位移变形迅速且位移量大,特别是深埋段,开挖后下沉量最大可达30 cm,而采用盾构法施工时,洞室顶部位移最大仅为12 mm,表明盾构法施工能够很好地控制周围地层的变形,对周围环境影响很小。研究结果证明了传统钻爆法开挖洞室稳定性差,盾构法施工更适宜于该类隧洞的结论。     

二滩水电站右岸导流隧洞有限元计算分析

本文介绍了二滩水电站工程导流隧洞右岸0+679剖面二维非线性有限元分析结果。着重研究岩性变化对隧洞稳定性的影响和分步开挖喷锚加固作用,并就施工方面提出了一些建议。本文对右岸导流隧洞的初步设计和施工设计有所裨益。     

深圳断裂带现今构造活动性及其对深圳市输水隧洞工程地壳稳定性影响

从微震活动、断层位移监测、现今地应力测量等方面进行深圳断裂带现今构造活动性分析, 配合构造应力场三维数值模拟, 定量计算了深圳断裂带与输水隧洞交汇部位的现今活动量级范围以及输水隧洞不同地段轴向与最大水平主压应力夹角, 推算出深埋输水隧洞地段现今构造应力状态, 并结合地震活动性及其危险性、岩土体稳定性等研究成果, 运用模糊数学方法, 评价输水隧洞工程地壳稳定性, 为工程设计和施工提供依据.      

强度折减法在某核电站泵房边坡分析中的应用

对边坡稳定性分别采用按极限平衡法、有限元强度折减法进行二维分析,通过对比计算结果来验证强度折减法分析的准确性与可行性。针对边坡开挖与加固及隧洞开挖的三维效应,采用三维弹塑性有限元强度折减法分析计算边坡的稳定性,计算分析了开挖完成、支护完成条件下边坡安全系数、位移分布、主应力分布、等效塑性应变区和潜在滑动面。结果表明,支护加固可较大提高边坡的稳定安全系数,三维强度折减法分析在岩土工程领域具有明显优势。     

基于收敛-约束法的隧洞纵向变形演化规律研究与支护时机估算

依托某供水工程输水隧洞建立三维数值模型,采用有限差分法和Mohr-Coulomb屈服准则进行施工开挖过程的数值模拟,研究不同围岩条件下隧洞支护时机的估算。首先,基于收敛-约束法进行隧洞开挖推进过程中的变形规律研究,分析监测断面的围岩变形特征,研究发现围岩位移的收敛规律与围岩质量相关,提出隧洞纵向变形曲线的修正公式。然后,采用一步挖穿分期释放的模拟方法,研究监测断面位移随开挖荷载释放的变化规律,以相同的位移释放系数为出发点,构建,开挖面推进距离与荷载释放率之间的关系,并将对应的围岩位移陡增点作为施加支护的推荐时机,得出不同围岩条件下施加支护与开挖面之间的控制距离。研究结果表明,提出的纵向变形公式相关参数确定过程简单,拟合效果良好,推荐的支护与开挖面之间的控制距离符合工程实际规律。     

凤滩水电站扩建工程进水口反倾层状结构边坡岩体特征与加固处理

凤滩水电站扩建工程进水口边坡为厚层反倾结构边坡,岩体完整性好,由于边坡及进水口段洞室开挖未及时支护,导致进水口段上部边坡岩体产生轻微倾倒变形。本文描述了该进水口部位的地质条件,分析了进水口隧洞上部厚层反倾岩体稳定性。研究了施工过程中岩体发生轻微倾倒变形的原因,并提出了相应的加固处理方案,通过现场监测证明处理后边坡岩体是稳定的。     

浅谈榆神供水工程北线输水隧洞穿越煤矿采空区处理

为确保榆神供水工程输水安全,对地下输水隧洞穿越煤矿采空区治理技术进行探讨,通过对危及到隧洞安全的采空区进行科学分析,同时根据行业规程及已有工程经验,提出输水隧洞穿越煤矿采空区治理方法为全充填式注浆法。     

某输水工程隧洞预裂爆破施工技术应用分析

爆破是隧洞施工的主要开挖工艺,本文以辽宁某输水工程为例,对输水工程隧洞施工过程中的爆破施工技术进行分析,采取钻爆法施工,计算了线装药密度、炮孔数目、炮孔间距、炸药单耗、装药量等参数,并对施工关键技术和质量控制方案进行对比,确定应在本隧洞预裂爆破施工中,根据实验和经验公式确定的爆破参数,发现爆破后的隧洞轮廓面较完整,效果比较理想,损失较小。说明选用的爆破参数可行,为以后的类似工程具有指导意义。     

基于设计安全系数及破坏模式的边坡开挖过程动态变形监测预警方法研究

由于地质和结构特征的不同造成的边坡变形破坏机制存在差异以及同一边坡在不同施工开挖阶段的变形规律和量值也存在差别,采用工程类比方法获得的单一的静态的边坡监测预警指标无法表达某一边坡在施工开挖过程中动态的变形规律和特征,针对该问题提出了基于设计安全系数和破坏模式的边坡开挖过程中动态变形监测预警指标的研究思路和方法,并将其应用于糯扎渡水电站溢洪道消力塘边坡755～740 m开挖过程变形监测预警指标的确定,通过与现场监测结果的对比分析表明,该边坡开挖过程中是稳定的,分析与工程实际是相符的。研究表明,基于设计安全系数和破坏模式的边坡开挖过程动态监测预警指标的研究思路和方法用于边坡在开挖过程中动态变形监测预警是可行和有效的。     

岩质高边坡开挖优化及稳定性分析的复合方法

以一最终开采境界为180 m的岩质边坡为工程背景,建立了基于极限平衡法和强度折减法的稳定性复合分析方法,探讨边坡开挖优化方案及其宏观力学变形响应.建立简化Bishop极限平衡模型,分析边坡在不同工况下,安全系数随开挖坡度的变化情况,确定优化开挖方案;利用数值分析方法,建立数值计算模型,计算边坡在最优台阶开挖方案下的破坏模式、应力应变响应以及安全系数.结果表明,所确定的开挖方案下,边坡稳定性和经济性达到较好组合; 数值分析方法能够直观反映出应力和变形在完整岩体和断层裂隙间的传递规律,验证符合实践情况;开挖完毕后,边坡处于稳定状态,其潜在破坏形式为局部滑坡;复合方法能够同时发挥极限平衡法快速计算安全系数的优点和数值分析方法动态监测开挖进程的优点.     

降雨下边坡开挖支护离心模型试验

为研究降雨下高速公路高边坡在开挖及运营过程中的变形规律及稳定性,以柳南公路改扩建工程某处典型高边坡为原型,利用大型土工离心机及自主研发降雨装置,开展12组不同开挖-支护时序边坡模型试验,通过对边坡从变形至破坏全过程监测,分析不同支护时序条件对边坡稳定性的影响。结果表明:实时支护能有效抑制边坡在水平和竖向的变形,在边坡开挖至第1级和第6级后,坡顶水平变形分别降低33.9%和30.4%,竖向变形降低54%和11.6%;实时支护对维持降雨下边坡稳定状态非常有利,边坡开挖至第2、4、6级后遭遇降雨,其稳定系数降低了10.1%、5.4%、6.5%;相同降雨量下,无实时支护边坡的稳定系数要比实时支护至少降低50%,说明了实时支护对降雨下边坡稳定性的意义巨大。      

锦屏一级水电站左岸开挖高边坡变形监测分析

锦屏一级水电站左岸开挖高边坡的开挖高度达到530 m,断层发育,岩体卸荷深度大,地质条件十分复杂,边坡在施工期和运行期的稳定性问题特别重要。对边坡的工程地质条件进行分析,介绍锦屏一级水电站工程左岸边坡的变形监测布置及监测结果。锦屏一级左坝肩边坡采用表面变形观测、浅表变形观测及深部变形观测,由表及里3个层次监测边坡岩体的变形。表面变形监测采用外观变形监测方法;浅部变形监测采用多点位移计,监测深度为0～90 m;深部变形监测采用平洞测距、水准沉降及石墨杆收敛计等监测方法,布置于勘探平洞内,穿越主要断层及深部拉裂缝,最大监测达到260 m。截止2011年5月,边坡浅表最大水平位移106.1 mm,最大垂直下沉位移58.6 mm,主要受边坡开挖及支护控制。深层最大水平变形量为47.48 mm,最大垂直沉降变形为7.2 mm,主要受深部拉裂缝及断层控制。目前位移趋于收敛,最大变形速率小于0.1 mm/d,满足安全控制标准,边坡已趋于稳定。     

基于Hoek-Brown准则的三维边坡变形稳定性分析

采用Hoek-Brown准则,分析三维边坡在开挖扰动下的变形稳定性。以某露天矿边坡为工程背景,利用快速拉格朗日差分法(FLAC3D)建立三维数值分析模型,并在边坡中布置若干监测点,利用FISH语言编制相应位移插值程序,探讨边坡开挖引起的动静态位移响应,从宏观角度揭示出边坡开挖后,不同区域的变形,为工程实践提供指导;介绍了强度折减技术在Hoek-Brown准则中的实施方法,采用计算不收敛失稳判据,计算边坡安全系数,从而进一步推广Hoek-Brown强度折减法在三维边坡稳定性分析中的应用。     

基于高压旋喷技术支护的高陡砂土质边坡稳定性研究

在松散砂土层中开挖高陡边坡是一个复杂的工程技术问题,对原始地层的处理技术提出了较高要求。为了掌握高压旋喷处理松散砂土层技术以及分析其效果,在分析原始地层砂土层物理力学特性的基础上,制定了适宜的高压旋喷技术参数进行试桩,结果显示试桩效果良好,并以试桩参数为理论依据,评价了旋喷注浆处理后的复合地层的承载能力,复合地层的物理力学参数显示改造效果可满足工程要求。以极限平衡法和强度折减法分别计算原始地层和复合地层开挖边坡的稳定性变化规律,安全系数表明原始地层中的边坡不能自稳,而复合地层中的边坡稳定性显著提高,满足边坡稳定性需求。旋喷注浆结束后,在边坡开挖过程中和完成后对旋喷桩桩头进行位移监测,监测数据表明边坡开挖完成后短期内位移逐渐增大,而长期位移保持平稳,且在经历雨季后边坡位移无明显变化。通过试桩试验、理论分析及位移监测,表明旋喷注浆技术可显著改善砂土质地层的物理力学性质,提高原始地层的综合承载能力,保证高陡边坡的稳定性。     

甘洛县阿尔铺子纵二路边坡破坏模式分析及防治对策

以甘洛县阿尔铺子纵二路边坡为例,对纵二路K0+110至K0+300路段开挖边坡的工程地质条件及斜坡的成因类型进行了调查研究,分析了该段边坡的破坏模式,并采用折线型传递系数法对其稳定性进行了评价。研究表明：(1)纵二路边坡为土质开挖边坡,最大开挖高度为11m,边坡所在斜坡为一古滑坡体,开挖边坡后破坏模式主要表现为高陡边坡沿基覆界面滑动,以边坡坡脚为剪出口剪出,形成整体破坏;(2)采用折线型传递系数法对该边坡进行稳定性评价,斜坡整体处于欠稳定至基本稳定状态,但开挖后临空面较高,土压力较大,判定各剖面开挖后前缘土体均处于不稳定状态;(3)在边坡防治设计时,不仅要考虑前缘土体因开挖产生的主动土压力,还应考虑整个后山斜坡因开挖失稳产生的滑坡推力,取其最大值进行设计,根据开挖前后边坡稳定性发展趋势,结合灾害与工程安全等因素,建议采用桩板挡土墙进行治理。     

藏东南公路边坡开挖模拟及稳定性分析

以川藏公路某边坡为例，对路堑开挖进行模拟并分析了开挖前后边坡的稳定性。参照现场工程地质勘察及区域相关资料，恢复了公路修建前的原始地貌，据此建立计算模型。公路修筑的快速拉格朗日法模拟揭示了公路开挖后边坡内部应力分布规律、位移变化及边坡失稳过程。而强度折减法对开挖前后边坡的稳定性评价结果也表明路堑开挖是该边坡失稳的主要原因。     

光面爆破在输水隧洞施工中的应用

我队在“引青济秦”西线工程输水隧洞，运用了新奥法施工，取得了满意效果。该隧洞长为526.8m，开挖断面为宽4.10m、高4.28m、墙高3.08m、半径2.35m的圆弧拱形。隧洞通过的地质构造以断层、破碎带为主。岩石为安山岩、安山质页岩和安山质泥灰岩。凿岩机具为7655风钻和单臂液压凿岩台车，配用φ40mm一字马蹄形钎头。     

软弱泥质砂岩地层中输水隧洞稳定性研究

泥质砂岩属于黏土岩,具有典型的遇水软化特征。在泥质砂岩富水地层中进行隧道开挖是地下工程的一个挑战性问题。研究了围岩软化与未软化条件下泥质砂岩地层中输水隧洞的稳定性和支护时间。首先,介绍了泥质砂岩遇水软化的力学试验结果;然后,采用基于Hoek-Brown强度准则的岩体参数评价方法,评估泥质砂岩在围岩软化与未软化条件下的力学参数;再后,以兰州水源地引水隧洞为依托工程,采用数值模拟方法对泥质砂岩隧洞软化与未软化工况的围岩稳定性进行了计算分析,得出泥质砂岩遇水软化对隧洞安全性存在显著影响;最后,采用位移收敛法,研究了泥质砂岩软化与未软化工况中,保障隧洞施工安全的合理支护时机。研究表明,泥质砂岩未软化工况中,可考虑隧道围岩初期支护在距掌子面4～5 m位置实施;而在泥质砂岩遇水软化工况中,初期支护建议在掌子面开挖后立刻支护。研究成果可为泥质砂岩地层隧洞的安全施工提供依据。