南水北调西线一期工程区断层活动性及工程地质评价

南水北调西线一期工程位于青藏高原东部的边缘地带,海拔3 500 m以上,地质条件复杂,断层密集分布,褶皱强烈发育,构造活动频繁.通过ETM卫星影像和野外考察分析了工程引水隧洞线路区断层的空间分布及活动特征.工程区以桑日麻断裂、鲜水河断裂和甘德南断裂等对工程的影响最大,是潜在的发震断裂.深埋长引水隧洞在较高地应力作用下,软弱围岩及宽大断层带物质易产生大变形和长期流变.引水线路区褶皱、断层构造发育,有利于地下水富集、运移.在静、动水压力下,引水隧洞穿过断层及破碎带时易发生涌水、碎屑流和坍塌等地质灾害.     

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。     

引水工程秦巴段隧洞地应力模拟及工程地质问题

利用Ansys有限元软件对三峡引水工程秦巴段线路不同深度、不同截面形态隧洞围岩的应力重分布情况进行模拟计算,得到圆形隧洞、城门形隧洞和马蹄形隧洞围岩的应力数值和等值线图.利用库仑一纳维尔强度准则,对花岗岩区及灰岩区隧洞围岩的剪切破坏进行分析;利用三种岩爆应力判别指标,对岩爆进行初步预测;进而对不同深度、不同截面形态的隧洞围岩的稳定性进行分析;最后对引水工程隧洞设计中截面形态的选择给出了初步建议.     

金坪引水隧洞围岩变形稳定性评价

金坪引水隧洞埋深较大,部分洞段岩体强度较低,洞室开挖后由于二次应力的作用围岩有可能产生变形,因此合理的评价隧洞围岩变形稳定性问题具有重要的工程意义。鉴于此,文章针对金坪引水隧洞围岩变形稳定性问题,对隧洞在大埋深环境下的围岩应力分布特征进行了数值模拟分析,利用与围岩的应变率和岩体抗压强度相关的两种评价方法,分析了可能发生围岩变形的部位和洞段,对引水隧洞围岩变形稳定性做出了综合评价。     

锦屏二级水电站引水隧洞爆破开挖损伤特性研究

爆破开挖导致的围岩损伤是围岩稳定性的重要影响因素。采用数值分析及现场检测的方法研究了锦屏二级引水隧洞岩体爆破开挖损伤特性。数值模拟结果表明,引水隧洞开挖引起的围岩应力重分布是围岩损伤的主要原因,爆炸荷载和应力重分布的耦合作用将增大引水隧洞围岩损伤区范围,增大的损伤深度可达1.5 m,考虑开挖荷载瞬态卸荷动态损伤效应的损伤区范围最大,较单独考虑围岩地应力准静态重分布所导致的损伤深度可增大1.9 m,平均损伤深度增大近1倍。现场检测成果较好地验证了数值模拟结果,表明爆破开挖可显著增大围岩的损伤范围。锦屏二级水电站引水隧洞开挖过程中,不可忽视爆炸荷载及开挖瞬态卸荷对围岩的损伤作用。     

新疆公格尔高温引水隧洞围岩温度场试验研究

为研究高岩温引水隧洞的温度场分布规律,本文依托新疆公格尔引水隧洞高岩温洞段,设置围岩温度监测试验洞,利用自研发的围岩温度监测仪,测试了试验洞在施工期、过水运行期及模拟检修期的围岩温度,得到了不同条件下的隧道围岩温度分布特征与规律。结果表明:引水隧洞高温段,离隧洞中心一定距离,围岩温度趋于稳定,随着围岩深度加深,此温度值不再发生变化。自围岩深部开始,靠近洞壁,岩体温度值按指数递减。隧洞开挖扰动对于岩体温度场的影响半径约为2倍的开挖洞径。在隧洞施工开挖完成后,围岩温度不会因为开挖的结束而变小,反而会由于隧洞支护结构（喷层、衬砌）施做的封闭,温度会进一步上升。对于新疆公格尔引水隧洞高温段围岩温度,进水前后,围岩温度差可按40 ℃计算,在排水后检修期围岩深浅部温度差可按25 ℃计算。     

六盘山深埋隧洞工程围岩变形特征及定性预测研究

结合甘肃省白龙江引水工程,分析六盘山深埋隧洞地层岩性、地质构造、地应力场特征、岩石强度等地质条件,分析围岩变形特征及大变形机理,预测大变形发生的位置、类型和分级,提出应通过减少围岩扰动、优化施工参数、合理预留变形量以及加强现场监控等手段,优化施工方法,保证施工正常进行。     

丹巴水电站引水隧洞地下水工程效应分析

丹巴水电站是大渡河干流水电规划“三库22级”的第8级电站,左右两条引水隧洞长10余公里,调查揭示沿线地下水丰富,本文即是通过对隧洞线泉水水样进行采样、水质分析结果讨论其对隧洞中的混凝土砌体的影响。结果表明隧洞经过区基岩地下水水质不会对衬砌混凝土造成不利的影响。只是佛爷崖断层带处地下水硫酸根离子含量较高,存在一定的酸性侵蚀作用。     

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。     

山西省万家寨引黄入晋工程总干线环境水文地质问题

山西省万家寨引黄工程是解决山西能源基地及省会太原市供水短缺的战略性工程,总干线引水工程主要建筑物为引水隧洞,总长42.1km。该区为黄土覆盖的岩溶高原地区,地表严重缺水,生态环境脆弱。隧洞工程主要是在天桥泉域区域岩溶地下水的包气带通过,虽然对区域岩溶水文地质环境影响不大,但对浅层岩溶水文地质环境有一定影响,表现为对岩溶区各种上层滞水及浅层地下水产生疏干作用,从而对岩溶高原区的农村生活用水及生态环境产生影响。本文探讨隧洞工程对浅层水文地质环境的影响的形势并提出了治理措施。      

南北地震带中段地貌发育差异性及其与西秦岭构造带关系初探

南北地震带中段地区发育一系列与西秦岭构造带走向近似平行的断裂系统,历史上沿上述断裂系统曾发生过多次强震甚至大地震,预示着断裂系统的最新活动特征,同时也表征了南北地震带中段地区断裂活动的差异性.文章选取南北地震带中段西秦岭构造带交接区长江水系嘉陵江一级支流白龙江和西汉水,黄河水系一级支流洮河以及渭河等上游流域为研究对象,以宏观地貌发育、水系平面展布和河流纵剖面陡峭程度等特征为基础数据,初步分析了南北地震带中段地貌发育总体特征及其与西秦岭构造带的关系.研究发现,地貌特征指示南北地震带中段明显存在构造活动性差异特征:南侧白龙江流域表现为地形起伏大、坡度陡、河流陡峭指数高等特征,主要受控于迭部-白龙江断裂带的持续活动;北侧西秦岭北缘断裂带发育部位,武山以西断裂迹象明显,渭河流域上游与洮河岷县-临洮南段等地区的地貌参数也指示了该段断裂较强的活动性.渭河及嘉陵江上游西汉水地区水系分布不对称特征指示了晚新生代以来西秦岭造山带与渭河地堑系活动的共同控制.白龙江水系主要支流所表现出的平行展布的线性水系特征表明迭部-白龙江断裂带等一系列平行断裂带对水系发育的控制作用.结合以往研究成果、历史强震和大震以及微震分布资料,我们进一步分析发现,南北地震带中段存在一条地震密集带,该带沿岷山-龙门山构造带向北,至舟曲-迭部附近跨过白龙江,向北沿礼县、宕昌及岷县至天水-甘谷-武山一带再向北经通渭、西吉等地区与六盘山构造带相接.这一认识支持南北向构造特征晚于东西向构造体系,并且很大程度上是深部地幔动力学和岩石圈圈层关系调整变动的产物的认识,同时也揭示了南北地震带与西秦岭构造带复杂的叠加复合构造关系.     

引水隧洞开挖围岩及支护稳定性研究

为了研究软弱地层下引水隧洞上下台阶分部开挖后围岩稳定性,本文依托引水隧洞,采用三维有限元软件进行了数值模拟计算,分析了隧洞上台阶开挖后以及支护后围岩的位移场分布规律,得到了如下结论：(1)当隧洞上台阶开挖后,但未支护的情况下,会对围岩产生较大扰动,尤其是在隧洞的拱底上方的岩层。(2)在隧洞上方的岩层会产生不均匀的竖向位移,隧洞的正上方地表沉降量为3 mm,而在边缘部分的地表沉降量仅为1 mm。(3)当隧洞上台阶开挖支护后,在引水隧洞的正上方地表沉降量降为1 mm,而在边缘部分的地表沉降量降为0.5 mm。在隧洞周围围岩的变形量均降到了2～2.3 mm。     

水泥-粉煤灰浆液在水电站隧洞灌浆中的应用

针对三叉水电站引水隧洞Ⅳ标段围岩地质条件,详细分析了水泥-粉煤灰浆液在该工程引水隧洞灌浆中的应用情况。从应用情况综合分析可以得出,隧洞灌浆采用水泥-粉煤灰浆液是可行的,完全能满足设计要求,在保证灌浆质量的前提下,可以降低部分施工成本,具有较好的推广应用价值。     

锦屏水电站引水隧洞大理岩卸荷变形特性试验

锦屏水电站属于国家重大工程。其引水隧洞洞线长、洞径大、埋深大,围岩岩性组合复杂,断裂构造发育,特别是该区为高地应力区。隧洞的开挖过程,就是围岩的卸荷过程。通过对大理岩在保持轴向应力不变的条件下的卸围压试验的分析,讨论了卸围压时围压与弹性模量、泊松比、轴向应变的关系,得出了卸围压时大理岩的轴向变形呈非线性特性的结论。     

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隧洞外水压力研究

对于富水区深埋隧洞来说,外水压力是一项重要荷载,是隧洞设计及施工中需重点研究的问题,国内外已有众多学者对此展开研究,但对高外水作用下的隧洞围岩稳定及支护结构设计依然是个难题。本文采用考虑降雨入渗渗流场分析的有限单元方法,对锦屏二级水电站深埋引水隧洞的外水压力进行了研究,提出富水区深埋隧洞渗流控制"以堵为主,堵排结合"。通过对围岩高压固结灌浆,封堵地下水,利用灌浆圈围岩和隧洞衬砌支护联合承载。     

锦屏二级水电站引水隧洞末端岩溶处理的实践研究

锦屏二级水电站引水隧洞为国内典型的高埋深、长大引水隧洞。电站位于青藏高原向四川盆地过渡的斜坡地带,区内碳酸盐类地层分布广泛,岩溶水文地质条件异常特殊且十分复杂。引水隧洞末端在施工过程中揭露多处厅堂式岩溶,并针对性采取了加强处理的措施。本文对该水电站一处岩溶处理的实施过程与重点关注问题进行研究,以期为类似工程提供借鉴。     

关于TBM施工隧洞围岩分类方法的研究

本文针对TBM施工隧洞中的围岩分类问题，通过分析研究国内外大量TBM施工实例和一些现场及室内岩石力学试验结果，指出TBM施工条件下的隧洞围岩分类应针对围岩的可钻掘性，充分考虑影响TBM掘进效率的主要工程地质因素，提出了在《工程岩体分级标准》围岩稳定性基本分级的基础上，依据岩石的单轴抗压强度、岩石的耐磨性和岩体的完整性将TBM施工条件下的隧洞围岩分为A（好）、B（一般）、C（差）3个级别的围岩分类新方法，并将该方法应用于掌鸠河引水供水工程TBM施工段工程实践，取得了良好的效果。     

某引水隧洞围岩工程地质分类及支护措施

1工程概况某引水隧洞长1950m,断面形式为城门洞型,尺寸b×h=7×9·5m,系无压水工隧洞。工程所在为中低山区,属构造剥蚀地貌,山势陡峭,一般坡角27°~56°,冲沟发育,呈树枝状,隧洞轴线与河道方向几乎一致。隧洞最大埋深360~380m,进出口岩性软弱,洞内岩溶较发育。其地质构造位于金     

滇中引水工程蔡家村隧洞涌水量预测

以滇中引水工程蔡家村隧洞为例,介绍了隧洞涌水量预测的基本方法。依据地层分布、地质构造、地形地貌及地下水出露特征进行水文地质单元划分。运用大气降雨入渗系数法,裘布依理论式,柯斯嘉科夫法,古德曼经验式对隧洞的涌水量进行计算。对隧洞的正常涌水量、雨季最大涌水量进行了综合预测,得出涌水量最大的为KM8+410~KM8+750、KM16+380~KM16+450和KM21+577~KM21+64洞段。并结合工程实际,得出地下水动力学法中的裘布依理论式和古德曼经验式分别预测的隧洞正常涌水量和最大涌水量作为防治处理的依据。最后给出设计和施工的建议。