长输水隧洞中地下水影响评价分析及措施

为防止地下水在岔河长输水隧洞施工中发生涌水、突泥等不良地质问题,对长输水隧洞富含地下水洞段进行水文地质评价,对涌水量进行计算,得出各洞段地下水分布情况及施工过程中可能存在的涌水、突泥等地质问题。根据涌水量计算及地质情况分析,采取集水坑、集水井与水泵、排水管相结合的排水措施,采用钢纤维喷C20砼、超前地质预报、超前探孔、超前固结灌浆、钢拱架支撑等措施解决地下水对隧洞施工的影响。实践证明,采取的排水、支护方案合理可行,及时有效地处理了事故,并保证了后续施工的顺利进行。     

基于三维非稳定渗流分析的隧洞开挖地下水环境影响评价

水利工程中隧洞施工通常采用全部开挖完成再衬砌的方法。如针对开挖施工的短暂状态采用稳定渗流计算分析其对地下水环境的影响,并不符合实际,且往往会夸大地下水位降落的幅度和影响范围,因此采用非稳定渗流数值模拟技术来评价将更为合理。以某水电站发电引水隧洞施工为例,采用饱和-非饱和非稳定渗流理论,建立了引水隧洞区域的三维有限元模型,对隧洞开挖过程中区域地下水非稳定渗流场进行了数值模拟,总结分析了隧洞从开始挖掘到贯通过程的地下水变化规律并进行地下水环境影响评价。结果表明:采用三维非稳定渗流分析预测隧洞开挖过程中地下水位降落和降落漏斗扩大的过程是可行的;该工程引水隧洞开挖对该区域地下水影响较小,地下水补排关系总体无变化。     

西南岩溶区深埋隧洞水文地质概念模型及突涌水研究

针对岩溶地区复杂的水文地质条件,以建立岩溶区域水文地质概念模型和隧洞涌水预测方法为目标,通过分析贵州夹岩水利枢纽工程深埋长引水隧洞工程区的岩溶水文地质资料,结合地层结构、岩性组合、地貌特征等因素,研究该工程区内岩溶地下水的补给、径流、排泄关系。在此基础上,依托实地调查的典型涌水支洞,分析研究了不同情形下涌水量对降雨事件的响应,总结得出岩溶隧洞突涌水模式。针对不同突涌水模式的特点,提出了相应的涌水量计算方法与处理措施。结果表明:岩溶隧洞突涌水模式可以分为岩溶管道控水模式、层面控水模式和断层带与暗河联合控水模式;岩溶管道控水的猫场隧洞4#支洞涌水对降雨响应迅速,宜采用水均衡法估算涌水量,层面控水的水打桥隧洞2#支洞涌水受岩体渗透各向异性影响较大,宜采用岩体渗透性各向异性的有限元渗流分析方法预测,而断层带与暗河联合控水的水打桥隧洞4#支洞涌水主要由断层从暗河导入,可采用三维有限元渗流场计算分析预测其涌水;采用上述方法对典型支洞涌水预测的误差分别为6.97%、4.81%、1.13%。研究成果对于岩溶区深埋隧洞工程的建设具有一定借鉴意义。     

隧洞涌水量数值模拟不同网格加密方法对比研究

突水突泥事故是隧洞工程施工过程中常见地质灾害之一，因此在施工前期对于隧洞涌水量的预测和计算工作尤为重要。由于数值模拟计算法中存在关键参数选取的科学依据不足、不同网格加密方案的计算效果难以评估等问题，首先建立三维地下水稳定流模型，确定Drain模块中排水系数C的取值，再采用粗网格、细网格、Quadtree和Nested grid四种不同的网格加密方法进行隧洞涌水量数值模拟计算，分析评价各方案的优劣及其适用性。结果表明：(1)涌水量Q随C值快速增大后趋于稳定，说明C值在一定范围内影响Q的计算结果；(2)细网格、Quadtree以及Nested grid模型，比粗网格模型模拟精度高，更能准确地刻画因隧洞开挖导致的地下水位变化情况；(3)和细网格模型相比，两种非结构化网格模型的网格总数较少，模型运行时间短，在没有大幅度降低模拟精度的前提下，运行效率更高，且Quadtree网格具有逐级渐变加密的优势。     

深埋隧洞双护盾TBM施工仿真分析的关键技术初探

长距离深埋隧洞采用双护盾TBM施工是一种主要施工方式,对其施工过程的数值仿真分析一直是岩土工程界研究的重点和难点。收集已有研究文献,归纳、总结并初步探讨数值模拟深埋隧洞双护盾TBM施工过程的关键技术。基于已有研究成果,采用FLAC3D软件及其自带FISH语言,在局部改进的基础上重新编写仿真分析程序。以某深埋隧洞为例,介绍了该仿真分析程序的计算流程,同时验证了其可行性。     

引绰济辽工程远距离输水隧洞TBM施工三维数值模拟

文章应用MIDAS三维有限元软件,针对引绰济辽工程中山区段输水隧洞建立了三维有限元模型,模拟了隧洞TBM施工过程,并对围岩的稳定性以及衬砌的位移、应力进行了计算分析。数值模拟得出的结论,对远距离深埋输水隧洞工程的安全设计和施工具有一定的指导意义。     

龙南隧道施工涌水量计算及分析

准确预测隧道施工涌水量一直是国内外隧道建设的难点,目前尚无成熟的方法。以龙南隧道工程为背景,采用3种不同方法对隧道施工涌水量进行计算,并根据计算结果进行分析评价,为隧洞设计及施工提供地质依据。     

恒山隧道施工涌水量计算及分析

准确预测隧道施工涌水量一直是国内外隧道建设的难点,目前尚无成熟的方法。文中根据恒山隧道沿线的地形和地质条件,对其进行了分段评价,并采用不同方法对隧道施工涌水量进行了计算分析,为隧洞设计及施工提供了地质依据。     

考虑典型破坏模式的深埋隧洞安全监测布置方法研究

在对深埋隧洞破坏模式进行分析的基础上,基于分析结果针对性建立其安全监测系统的布置方法,可以有效维护隧洞施工期和运行期的长效安全。以滇中引水工程某深埋隧洞为例,在综合考虑工程地质条件、围岩状态、开挖形式的基础上,首先选取典型隧洞断面进行数值模拟,采用有限元强度折减法进行深埋隧洞典型破坏模式分析,获得了隧洞围岩应力与塑性区分布,得到了深埋隧洞潜在破坏面的分布情况。结合数值模拟分析结果,确定了安全监测原则及安全监测重点防控点。针对深埋隧洞潜在破坏面进行了两类围岩的安全监测测点布置。研究成果可为深埋隧洞工程安全监测系统优化设计提供依据。     

引汉济渭工程黄三隧洞地下水渗流同位素综合示踪探测分析研究

引汉济渭工程黄三段深埋长输水隧洞岩性复杂多变,水文地质条件极其复杂。为深入分析黄三段水文地质条件,采用地下水同位素综合示踪探测手段,对黄三隧洞沿线钻孔、大坪隧道、良心河、沙坪河等区域进行现场测试及取样室内分析。通过对温度、电导、水化学及环境同位素、地下水流速等方面的综合分析,结合水文地质测绘、试验等基础性工作,对地下水补给、径流、排泄条件,水力联系及连通性等方面进行了评价。研究结果表明:黄三隧洞南部和中部存在富水带,地下水主要受大气降水补给;围岩可划分为中等富水区、弱富水区、贫水区,分别占隧洞全长的7.9%、15.4%、76.7%;实际揭露涌水量与原设计预测情况一致,验证了同位素综合示踪探测方法的有效性。研究成果对同类工程具有一定的工程实际应用参考价值。     

数值模拟法在隧道涌水量预测中的应用

隧道涌水量的预测是规划公路、铁路线路很重要的一个环节。随着隧道设计水平、施工技术的提高以及施工机械的进步,采用长大隧道乃至特长大埋深越岭隧道的设计方案越来越多,使隧道涌水量的预测问题变得日益突出和迫切需要解决。以某实际隧道工程为例,提出了运用水文地质数值模拟法计算隧道涌水量的新方法。将该地区的水文地质特征参数与现场监测数据选定后,可得到一种适用于该地区的水文地质地下水模型。通过与传统方法的预测结果比较后,证明了该方法的合理性。     

基于组合赋权法-TOPSIS法的北天山隧道突水风险评价研究

在岩溶地区修建地下工程,特别是隧道工程,由于受地下岩溶水的影响,施工中常常会发生突发性的突水突泥地质灾害。为此,基于新疆北天山隧道突水灾害发生的影响因素,建立以地层岩性、地形地貌、地下水位、不良地质构造、气候降水等影响因素为主的指标评价体系。同时采用主观赋权法层次分析法计算主观权重,采用客观赋权法熵权法计算客观权重,将两者结合起来形成主客观组合赋权法用来计算综合权重。然后结合组合赋权法-TOPSIS法构建一种新的隧道突水风险评价系统,对新疆北天山隧道进行突水风险评价,评价结果在实际开挖中得到了较好的检验,体现出了准确性,说明该法对于隧道突水风险评价具有可行性。     

可溶岩区隧洞岩溶涌突水防治对策研究

隧洞涌突水是隧洞施工过程中的一个重要岩溶水文地质问题,特别是隧洞在可溶岩径流区附近穿越时,其涌突水问题可能将是制约性工程问题。隧洞遭遇严重涌突水,直接影响工程施工,对工程本身形成一定程度制约因素,此类问题影响工期、造价等,严重时影响工程的成立与否。通过研究适宜的防治对策,对隧洞施工过程中涌突水灾害,坚持"预防为主,防治结合"、"有疑必探,先探后掘"的方针,采取"探、放、堵、截、排"综合措施。立足于采取主动措施,防范于未然,同时提前拟定处理预案,以应不时之需。     

狮子山隧洞突涌介质特性与致灾模式

为了掌握玄武岩地层向斜构造不良地质体构造特征与突泥突水机制,以滇中引水工程狮子山隧洞穿越乌龙坝向斜构核部附近突水突泥灾害为例,研究了该段突水突泥灾害演化与致灾地质构造、致灾介质基本特征与致灾动力及诱发机制。结果表明:①突涌原因为构造向斜上盘节理裂隙密集带储水构造使下位凝灰岩裂缝扩展发育崩解软化、泥化,连接上部储水构造体,导致致灾介质体突涌;②突水突泥致灾介质类似稀性泥石流,瞬时爆发涌出,携带巨大能量;③隧洞卸荷坍塌、地下水作用及应力释放等共同作用导致了灾害形成。研究成果对隧道穿越褶皱构造防治突泥突水灾害具有一定指导意义。     

富水岩层隧道区域涌水量预测方法及工程应用

为预测穿越富水岩层区域隧道的涌水量,依据工程实例提出随机性数学模型和确定性数学模型进行涌水量预测的方法。通过理论解析公式和数值解等确定性数学模型对比分析隧道单位长度涌水量,并讨论了围岩渗透系数、隧道半径、地下水位高度、隧道含水层厚度对隧道涌水量的影响。研究表明,除佐藤邦明公式外,各影响参数有较强的敏感性。单位长度涌水量随各影响因素的增大而增大,数值解的增长趋势最为显著,佐藤邦明公式的增长趋势最不明显。研究成果可为富水区隧道突涌水灾害治理提供理论支持。     

滇中引水工程香炉山深埋长隧洞主要工程地质问题

香炉山深埋长隧洞是滇中引水工程总工期控制性工程,隧洞总长62.596 km,最大埋深1 450 m,具有线路长、埋深大、勘察研究范围广、地质构造背景与岩溶水文地质条件复杂、地下水环境影响敏感等工程特点。勘察期通过大范围线路比选和综合勘察测试研究,逐步选定了隧洞线路并基本查明其工程地质与水文地质条件,对隧洞高地震烈度区抗震与穿越活动性断裂抗断问题、涌突水(泥)与地下水环境影响问题、高地应力与硬岩岩爆及软岩大变形问题、高外水压力问题及穿越煤层、膨胀土特殊岩土工程地质问题等进行了深入分析,为隧洞工程设计、施工提供了可靠的技术支撑,为类似深埋长隧洞的相关研究提供参考。     

隧洞施工过程中渗水及突发涌水的防治

根据辽宁大伙房水库输水工程施工中所存在的浅埋隧洞突水、突砂,深埋隧洞涌水量大、水头压力高、补给丰富等问题,介绍了施工中采取的准确预测,适时有效的处理措施,可供类似工程参考.     

超前半闭合双导洞台阶法在富水大断面隧道中的应用

为解决用传统工法在富水大断面隧道不良地质段施工时出现的涌水、塌方等灾害,以云南省光山1号隧道为工程背景,通过工程地质调查和涌水、塌方机制分析,提出“超前半闭合双导洞台阶法”(简称“ASDP台阶法”)。用有限差分软件FLAC^3D对新工法的施工过程进行数值模拟。结合现场监测数据,发现右、左导洞开挖对拱顶、拱底竖向变形的“贡献”甚微,即使该工法提前开挖了导洞仰拱,但通过迅速施作工字钢形成半闭合结构,能够很好地控制土体卸荷带来的拱底隆起和隧道整体变形。采用ASDP台阶法后,光山1号隧道不良地质段最终得以顺利完成。ASDP台阶法工序衔接合理,进尺效率高,排水效果良好,造价低,可作为不良地质下富水大断面隧道施工的首选工法。