深埋含水粉细砂岩地层隧洞水平冻结施工风险控制研究

冻结法施工是一种有效应对富含水不良地质段的隧洞施工方法,然而深埋输水隧洞采用水平冻结法施工尚无先例且缺少可参考的工程案例。本文依托引洮供水一期工程总干渠7#隧洞富含水疏松粉细砂岩洞段的冻结法施工实践,通过对施工全阶段风险因素的识别及分析,研究提出了国内少见的富含水疏松粉细砂岩隧洞冻结加固工程的施工风险控制技术措施,达到预期目的,为隧洞水平冻结法施工的风险控制提供了实践经验。     

三峡引水工程秦巴段输水隧洞稳定性分析

三峡引水工程秦巴段隧洞总长占线路总长的80%。为了分析隧洞施工及运营中可能发生的工程地质问题,在地质调查、地应力测量和岩石力学参数测试的基础上,利用Ansys有限元软件对引水工程北部不同深度、不同截面形态的隧洞围岩的应力重分布情况进行了模拟计算,得到了圆形隧洞、城门形隧洞和马蹄形隧洞围岩的应力分布结果。利用Hoek-Brown强度准则,得到了隧洞围岩的强度/应力比值,进而对不同深度、不同截面形态的隧洞围岩的稳定性进行了分析。初步认为:隧洞埋深小于1000m时,应优先考虑圆形隧洞和马蹄形隧洞;埋深大于1000m时,应优先考虑城门形隧洞。这项研究成果为引水工程深埋隧洞的设计提供了参考依据。     

祁南矿东风井冻结温度场时空演化规律分析

以安徽祁南矿东风井冻结法凿井为工程背景,以多圈管冻结的不同土性表土层为研究对象,基于冻结孔实际成孔位置,应用有限元软件COMSOL Multiphysics分别建立埋深218 m钙质黏土层位、埋深225 m细砂层位和埋深259 m砂质黏土层位3个不同土性、不同埋深的冻结温度场数值计算模型,并结合现场实测数据,分层计算分析了其冻结壁温度场时空演化规律,结果表明:在相同冻结条件下,埋深225 m细砂层位冻结壁有效平均温度比埋深259 m砂质黏土层位和埋深218 m钙质黏土层位分别低0.09~0.72℃和0.44~1.95℃,埋深225 m细砂层位平均有效厚度比埋深259 m砂质黏土层位和埋深218 m钙质黏土层位分别厚0.17~0.38 m和0.29~0.47 m;现场实测与数值计算均表明,各个层位冻结壁开挖时,其平均温度均低于–15℃,有效厚度均大于6.2 m,200 m以下深部表土层井帮温度低于–4℃,满足施工要求,冻结壁强度和稳定性均处于安全状态;冻结孔沿径向将冻结温度场划分为3个区域(A区、B区、C区),B区在冻结孔冷量叠加的影响下降温速度最快,A区降温速度适中,C区距离冻结管较远,且外部土体源源不断向其输入热源,降温速度最慢。该研究可为冻结法凿井中冻结壁的施工提供一定的理论参考。      

越江隧道水平冻结法冻结壁设计计算

为了更深入的研究穿越江河的隧道工程软土地基处理,结合上海地区近些年来大量穿越黄浦江和长江的隧道旁通道设计和施工的工程实践,介绍了埋深、开挖断面大、含水丰富的粘土地层水平冻结加固设计技术.通过有限元分析和工程实践,越江隧道旁通道加固采用通道两边对打水平双排冻结孔冻结,冻结壁厚度和强度能够满足设计要求.对沿江沿海地区隧道工程的设计和施工具有一定的指导作用.     

深埋硬岩长隧洞高压地下水控制技术研究

正深埋特长隧洞是指埋深超过400m、长度10km以上的隧洞。随着我国水利水电工程的发展,深埋长隧洞大量出现,单洞长度已由20世纪80年代的10余km发展到现在的80余km。隧洞工程地质条件日趋复杂,不良工程地质问题已成为工程的重要制约因素。因此,勘察、认识与评价这些问题以及采取正确的工程对策十分重要。本文以四川锦屏二级水电站引水隧洞为工程背景,基于引水隧洞埋深大、水压大、涌水多、处理难度大等特点,提     

锦屏二级水电站交叉隧洞围岩稳定性分析

锦屏二级水电站引水隧洞具有埋深大等复杂的地质情况,因此在已有隧洞的基础上开挖与之相交的主隧洞,主隧洞（特别是在交叉部处）围岩性质弱化并且围岩自身稳定性降低。因此结合高地应力区深埋隧洞工程,通过3D弹塑性有限元数值仿真模拟,并且通过模型试验,分析围岩在开挖中的应力释放及应力分布规律,为深埋隧洞交叉段监控量测系统的设计、施工方案优化及安全控制提供依据。     

建筑造壳锚喷支护技术的应用

引青济秦工程西线西吴庄隧洞工程埋深浅,断层多,工程地质水文地质条件复杂,施工难度大.其中桩号4+483.914—4+417.50计66.414m,最大埋深33m,隧洞穿过段岩性为紫红色气孔状安山岩,围     

复杂地质条件输水隧洞冻结施工段支护控制研究

穿越含水疏松砂岩层的深埋输水隧洞围岩稳定和支护控制问题是长距离输水生命线工程中的难点,其施工开挖和支护控制方法目前尚不完善。结合某深埋输水工程疏松砂岩层的支护工程实践,分析了疏松砂岩层冻结施工过程及解冻后土体力学性质的演化以及围岩支护联合受力机制,采用有限元法揭示了冻融过程下围岩的变形规律及支护受力演化特征,并提出疏松砂岩层冻结施工及分步联合支护的设计理念和支护方案。研究结果表明,采用分步联合支护方法能够得到较理想的支护效果,冻结施工段进行支护结构刚度设计和数值验证时应考虑冻融过程对围岩的扰动弱化,让各种支护手段在时间和空间上实现有效结合,使围岩和支护结构紧密结合,形成受力机制明确的联合受力体。     

千米深埋隧洞高地应力稳定分析及其工程应用

在深埋隧洞勘察设计和施工过程中,高地应力的存在,是影响洞室稳定的重要因素。作为南水北调西线隧洞的天然试验工程,引大济湟工程的千米埋深引水隧洞也面临高地应力下硬岩岩爆和软岩塑性变形问题。根据引大济湟工程地勘资料,拟定硬岩和软岩的典型物理力学参数。应用ANSYS有限元分析程序对围岩进行稳定性分析,在重力地应力场和全地应力场下,按线弹性法和弹塑性法计算,分析比较得到了不同埋深条件的硬岩和软岩的变形分布特性、最大拉应力分布特性、最大压应力分布特性及可能岩爆区和塑性变形区分布、剪切破坏区分布。分析成果较好地应用于引大济湟工程实践,同时也反应出施工阶段的跟踪复核的重要性。     

深埋隧洞力学响应监测与测试设计的思考

深埋隧洞工程越来越多,但相关工程经验积累不足,设计和计算方法远未成熟,深埋隧洞工程设计和施工安全控制需要大量现场监测和测试数据的支撑,而现有的监测和测试设计方法均针对浅埋工程的特点提出,在深埋隧洞施工过程中应用时遭遇到极大挑战。为此,首先依据现场揭露现象和多种先进观测技术获得的成果,分析了深埋硬岩隧洞施工期围岩的开挖力学响应特征和运行期衬砌的力学响应特征,剖析了现今主流观测方法存在的问题,提出了6条关于深埋隧洞典型断面监测和测试设计的建议,为促进此类工程相关设计方法的完善提供参考。     

锦屏二级水电站高埋深隧洞地下水处理技术

锦屏二级水电站深埋长隧洞群平均埋深达到1500～2000 m,地应力高,工程地质条件复杂,此地质条件下地下水处理施工较为困难。为解决以上问题,本工程地下水处理采取分阶段进行,即先对出水洞段进行勘察,然后表面封堵小流量及次大流量的出水点、段,再深层加固围岩,形成一定厚度的均一防渗固结圈,最后对集中涌水点进行封堵。处理后各项检查结果均满足合格标准,达到了预期的处理效果。     

桃曲坡灌区低干渠输水工程2#隧洞穿越铁路施工技术

结合低干渠输水工程2#隧洞成功穿越梅七铁路段的施工,阐述了隧洞穿越铁路时,在埋深较浅,并穿越土石结合变化区,围岩成洞条件较差,开挖极易塌方的不良地质段时,采取"短掘、弱爆、强支、快衬"的施工方案,采用钢拱架结合管棚超前支护技术,施工效果较好,对解决类似工程问题具有一定的参考和借鉴意义。     

基于AHP和模糊综合评判的TBM施工风险评估

岩石隧洞建设中面临很大和众多的风险,利用TBM施工的深埋长隧洞受多种不确定因素影响,具有随机性和模糊性,目前的研究方法难以对其进行准确定量分析。通过深入分析影响TBM施工的风险因素,建立了TBM施工风险综合评价指标体系。基于风险影响因素的层次性,提出了TBM施工风险二级模糊综合评判计算模型,并利用层次分析法(AHP)确定各级因素权重,利用模糊集法确定隶属函数,划分了风险接受等级。以南水北调西线工程深埋长隧洞TBM施工为例,应用二级模糊综合评判计算模型对该工程TBM施工风险进行分析,计算结果表明,该方法是合理性实用的。其理论、方法、思路和结论可供同类工程借鉴。     

深埋隧道工程高地应力影响下围岩稳定性分析

隧洞围岩稳定性分析目前主要采用的方法仍以经验判断为主,但高地应力区的深埋隧道,其围岩稳定性问题越来越突出,定量的分析评价显得非常重要。结合正在建设的引大济湟干渠工程中的深埋引水隧道,在分析隧道工程地质条件的基础上,分析隧道沿线地应力的分布规律,利用Fl AC3D软件采用强度折减分析法对隧道围岩进行稳定性定量分析,并对围岩发生岩爆的可能性进行判别。结果表明,隧道埋深较浅时,岩土体以垂直自重应力为主;随着埋深增加,隧道的围岩稳定性逐步降低;在引水隧洞围岩的第十九至第二十六段有中等岩爆至弱岩爆,部分地段可能有较强岩爆。研究结果可以为工程施工提供技术支撑,也可为类似工程的建设提供借鉴。     

锦屏二级水电站深埋引水隧洞群允许最小间距研究

锦屏二级水电站引水隧洞群最大的特点是埋藏深、地应力高、外水压力大。这一极端复杂的赋存环境给4条引水隧洞的中心线间距确定带来了很大的挑战。为此,首先通过流-固耦合的数值计算方法,对洞间岩体塑性区贯通与否、隧洞壁面关键点位移曲线拐点、收敛位移是否超出相关规范共3种判别标准进行分析后,得到引水隧洞群最小理论间距值为50 m。进而在类比与引水隧洞本身相邻的辅助洞和国内外几个典型深埋隧洞的洞径、埋深和间距的基础上,综合确定深埋引水隧洞群的最小允许中心线间距为52 m,为当前设计采用60 m洞间距提供了有力的理论支持。     

某深埋长隧地应力演化及围岩应力位移模拟研究

结合西部地区某深埋长大公路隧道信息化施工 ,对深埋长隧地应力演化及围岩应力位移进行了弹塑性有限元数值模拟研究。研究结果表明 ,隧道轴线现代地应力状况与隧道埋深、地层岩性及构造发育程度有关 ,最大地应力为40 0MPa左右 ;隧道周边围岩应力在曲边墙底部最大 ,约 3 8 0MPa ,隧道开挖引起的围岩应力影响范围约 2 5 0m ;隧道水平收敛和拱顶下沉位移与隧道埋深近于成直线关系。这些研究结果为深埋长隧信息化设计和施工以及围岩稳定性分析提供了科学依据。     

四川锦屏山隧道岩爆综合防治施工技术

锦屏山隧道工程是锦屏水电枢纽工程的关键性控制施工项目,隧道地处我国西南高地应力区,全长约17.5km,隧道最大埋深约为2375 m,埋深大于1500 m的地段长度约12875 m。通过对锦屏山隧道现场岩爆特征的分析总结和研究,介绍了锦屏山隧道岩爆独特的工程特点和综合防治施工技术。     

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。     

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。     

浅埋人防隧洞围岩加固处理技术及分析

根据埋深为6～13 m的某浅埋人防隧洞的前期稳定性分析,提出了对该人防隧洞选取灌浆加固处理方法。在工程的具体实施中,进行了两种浆液的配比实验,并分别确定了该人防隧洞在积水段和无积水段的加固材料及其配比。依据工程实际制定了灌浆施工工序,确立了浆液扩散半径以及3套灌浆终止条件。由灌浆扩散半径及岩芯强度测试的工程灌浆效果检验得知,此次加固措施完全达到了预期的效果和目的。