软岩引水隧洞围岩稳定性分析

为研究软岩区引水隧洞开挖变形规律，基于某软岩引水隧洞工程实例，对现场监测数据进行分析。结果表明：(1)受软弱岩层的影响，掌子面开挖6m以内，拱顶沉降值和周边位移值的变化最大，且拱顶位移沉降和周边位移与时间的关系符合指数函数关系；(2)软弱岩层隧洞开挖后，围岩自身很难迅速形成自稳定岩圈。当施加支护结构后，且支护结构与围岩形成支护拱圈时，位移才会有所收敛。在实际隧洞施工过程中，对于监测断面25m以内的位移监测要适当进行加密；(3)对于软岩区隧洞，因隧洞地层的工程性质较差，隧洞开挖后要及时进行支护。在实际施工过程中，要重视现场隧洞变形监测，发现问题及时处理。     

软岩引水隧洞施工开挖过程围岩变形规律研究

以云南省滇中引水工程某段软岩引水隧洞建立实体模型,应用三维显式有限差分法程序FLAC3D对其施工开挖过程进行三维数值模拟。计算结果表明,软岩隧洞受到开挖面的空间约束效应,围岩应力逐步释放,相应围岩位移也逐渐增加;在横断面上,拱顶围岩沉降位移沿竖直径向的空间效应主要影响范围在3倍洞径(3D)左右,而拱腰围岩水平位移和拱底隆起位移在1.5D左右;掌子面向前推进过程中,掌子面的空间效应逐渐消失,拱顶、拱底位移在施工开挖面后方约2.5D~3D处趋于稳定,拱腰位移在约2D左右趋于稳定,围岩变形收敛:软岩隧洞需要及时施作初期支护,以提高围岩自承能力,限制位移的增长速度。     

大断面蚀变软岩引水隧洞施工方案适宜性研究

以甘孜硬梁包水电站超长引水隧洞工程为依托,采用三维FLAC3D数值模拟,对不同施工方法进行了对比分析,验证开挖方法的合理性。研究发现蚀变岩隧洞上半洞开挖,以拱顶沉降为主,建议加强拱顶沉降监测。塑性区最大深度在拱肩位置,成为失稳的关键部位,需确保拱肩锚杆的施工质量。根据数值模拟计算结果显示,预留核心土法塑性区厚度6 m,最大变形为55 mm,台阶法开挖塑性区厚度15 m,最大变形为102 mm。因此确定预留核心土法为合理的施工方法。     

大断面蚀变岩圆形引水隧洞施工期稳定性研究

四川甘孜硬梁包水电站引水隧洞开挖断面半径最大达7.82 m,采用超前小导管预支护下的多台阶分层开挖方法。采用FLAC3D数值分析软件对过沟浅埋段隧洞开挖变形进行了数值研究,研究结果表明在过沟浅埋段针对Ⅳ类围岩采用台阶法开挖,能很好的控制隧洞变形,并且能满足支护结构的安全性要求。分层开挖对隧洞变形有影响,在上层开挖时,主要影响拱顶沉降变形,在开挖中层时,拱顶沉降较小,隧洞变形主要存在于水平向,在后期进行中层开挖时,应注意水平收敛变形的监测,并保证中层锁脚锚杆的施工质量。     

深埋软岩水工隧洞开挖支护设计及工程对策

深埋软岩水工隧洞面临突出的高应力围岩挤压变形问题,开挖施工难度极大,后期运行环境及工况复杂,其开挖支护设计须统筹兼顾施工全过程及长期运行的安全稳定性.以某深埋软岩水工隧洞为研究对象,考察了该类软岩的各向异性力学特性,并对隧洞布置方案、系统支护设计、爆破开挖控制等方面进行了论述.其中,为规避片岩各向异性的不利影响,推荐洞轴线的走向为N4°W;为应对软岩挤压大变形问题,建议采用3％～5％的收敛应变率作为围岩的变形控制标准;依托现代围岩支护原理,提出采用"逐次施加、先柔后刚、多步控制"动态渐进支护方式来调控围岩显著挤压变形问题,并始终秉承围岩是隧洞承载和防渗的主体的深埋软岩水工隧洞支护设计理念.相关研究成果可为同类工程建设提供参考.     

浅埋引水隧洞穿越第三系变形特征研究

针对滇中引水工程浅埋第三系软岩隧洞的变形问题,选取柳家村隧洞进口段建立数值模型,研究了浅埋第三系软岩隧洞在开挖和支护后的变形破坏特征。结果表明:影响隧洞变形破坏的主要因数是围岩强度和隧洞埋深。隧洞开挖后,由于隧洞后段的围岩强度比隧洞前段大,在隧洞后段的变形量要大于隧洞前段的位移量,塑性区的分布范围也比前段广。支护后,隧洞的径向变形量和塑性区分布都得到了很好的控制,支护效果明显。在浅埋第三系洞段,开挖后的变形量与隧洞埋深有一定关系,即埋深相对较大洞段,开挖后的变形量也更大,在此洞段,应加强支护。研究成果对引水工程中的浅埋第三系软岩隧洞施工提供指导。     

构皮滩水电站尾水隧洞特大断面软岩开挖支护

构皮滩水电站尾水隧洞软岩不良地质洞段占尾水隧洞全长的70%以上,确保软岩洞段的安全快速开挖是尾水隧洞施工的关键,尤其一次支护的强度对洞室稳定影响极大。为此,施工中根据软岩的地质特点及尾水隧洞开挖的断面尺寸,采取分层开挖和超前锚杆的施工方式和型钢拱架进行一次支护。根据监测结果,围岩变形很小,一次支护效果良好,表明构皮滩水电站尾水隧洞大断面软岩采取的开挖方式和一次支护方式是成功的。     

某输水隧洞穿越白垩系泥岩段两种不同开挖方法对比分析

某无压输水隧洞穿越一段白垩系泥岩段地层,极软岩,Ⅴ类围岩,采用数值模拟手段,对本围岩段静力状态下岩体在全断面开挖和上下台阶法开挖两种工况下,隧洞的围岩变形特性和支护结构受力进行分析研究,从而提出更为合理的开挖方法。     

锦屏二级水电站3~#引水隧洞围岩变形二次加固技术

<正>1概况锦屏二级水电站3#引水隧洞引(3)1+645~1+705洞段围岩为灰绿色绿泥石片岩和大理岩互层,绿泥石片岩厚度为3~20 cm不等,局部厚度达到2~3 m。开挖后,系统支护紧跟掌子面,保证围岩暂时趋于稳定,没有发生大的塌方事故,但伴随着应力的逐步释放,围岩开始蠕变,喷射混凝土表面出现裂缝、脱落现象。2009年1月至6月中旬安全监测人员在3#引水隧洞日常观测和巡视检查工作时     

高地应力环境下引水隧洞软弱围岩稳定性分析

以实际深埋软岩引水隧洞施工为背景,在对导致大变形的围岩压力性质认识和力学行为分析的基础上,结合室内实验、数值模拟手段、施工变形监测数据和围岩—衬砌接触压力现场试验,研究了隧洞开挖后洞周位移分布特征、围岩变形和支护受力随时间发展规律。研究结论表明:(1)大主应力方向为垂直方向的高地应力环境中,隧洞软岩大变形以挤压型变形为主;(2)开挖面和二衬对约束隧洞空间位移分布具有重要作用;(3)软弱围岩变形发展和支护受力具有明显的流变特性和时间效应,及时施加二衬能有效限制流变变形的发展。在研究基础上提出了一些施工中有益于控制围岩稳定性的建议。     

锦屏二级水电站1~#引水隧洞绿泥石片岩洞段处理技术与应用

针对锦屏二级水电站1#引水隧洞绿泥石片岩洞段施工期间出现塌方、围岩变形松弛、初期支护围岩变形收敛缓慢、普通水泥固结灌浆无法达到设计要求等技术难题,及时调整优化设计参数和施工方案,采取了二次扩挖、超前支护、加强系统支护、钢拱架支护、锚索支护、细水泥灌浆等综合工程措施,成功地解决了绿泥石片岩软岩洞段围岩抗变形稳定问题。     

公路隧道断层破碎带围岩变形规律数值模拟

为研究断层破碎带隧道施工围岩变形规律,采用数值模拟方法分别考查了台阶法、预留核心土法和三台阶法施工时围岩变形及地表沉降情况。结果表明:断层破碎带隧道施工围岩变形量随着荷载步增加趋于稳定,台阶法造成的拱顶沉降值较大,三台阶法和预留核心土法能较好的控制隧道拱顶沉降;隧道周边收敛值也随荷载步增加逐渐稳定,台阶法周边收敛值最大、三台阶法周边收敛值最小;地表沉降随荷载步增加逐渐达到稳定,台阶法施工造成的地表沉降最明显,三台阶法次之,预留核心土法地表沉降控制效果最好;预留核心土法隧道上方横向形成明显的沉降槽,随着荷载步增加沉降槽趋于明显,最终达到稳定。     

输水隧洞软岩段TBM掘进挤压大变形与支护受力分析

隧洞软岩大变形严重威胁到 TBM 安全运行,软弱围岩的变形具有明显的蠕变特性。针对某深埋输水隧洞软岩TBM掘进洞段的围岩变形和支护结构安全展开分析和评价,研究高应力条件下软岩的蠕变特性,比较不同支护方式管片结构的受力状态。研究表明:软岩洞段TBM掘进采取大断面扩挖和管片+豆砾石层+聚乙烯泡沫板缓冲层支护,缓冲层的施加明显改善管片的受力状态,有效地提高了管片结构的安全裕度。建议在类似的深埋软岩隧洞工程中,开展有针对性的岩体流变试验和变形监测,选取合适扩挖断面尺寸和支护方式,给围岩变形预留足够空间,为TBM的顺利掘进提供可靠的作业条件。研究成果为保障隧洞顺利掘进提供了技术支持,也可为其他同类超长深埋隧洞的修建提供参考。     

车辆荷载对浅埋大断面隧道围岩的影响研究

依托在建的甸头隧道,开展隧道开挖是否考虑初期支护下车辆荷载对围岩及大西二级公路的影响研究。结果表明:隧道开挖引起隧道顶部及腰部发生沉降,底部发生隆起,初衬的施加可以有效抑制隧道周边围岩的变形,且可减小车辆荷载对围岩位移的影响;三台阶开挖时,隧道中部开挖引起地表发生剧烈沉降,初衬的施加可以减小地表的沉降,减小车辆荷载对地表沉降的影响。因此,无初支的情况下,当公路有车辆通过时,隧道整体变形较大,路面可能由于差异沉降产生裂缝。     

第三系泥岩隧洞围岩大变形成因及应对措施

围岩大变形是软岩隧洞建设中危及隧洞施工及长期安全的重大工程灾害之一。结合第三系泥岩隧洞出现的显著围岩大变形及支护结构破坏等现象的工程现场调查,通过开展围岩监测、室内试验及数值模拟等工作,获得了第三系泥岩隧洞围岩大变形的主要成因和发生机理。研究表明:触发该隧洞围岩大变形的主要因素是低岩石强度条件下隧洞开挖卸荷引起的塑性变形以及地下水对围岩的软化作用,围岩挤压膨胀变形和不同岩层间的非一致变形共同主导了支护结构的破坏;围岩大变形的发生机理主要体现在第三系泥岩洞段横穿一条常年流水的冲沟,加之隧洞中部透水性良好的砂砾岩层,使得隧洞开挖后围岩含水率显著增加,第三系泥岩遇水泥化、软化,强度显著降低并呈现出一定的膨胀性,最终促使围岩产生显著的大变形。在此认识的基础上,提出了提高钢拱架型号、增强钢拱架之间的纵向连接、增设底拱外八字锁脚锚管、施加初期支护与二次衬砌之间的聚乙烯缓释消能层等应对措施,实施后的现场监测结果表明,所提出的控制措施有效解决了第三系泥岩洞段开挖过程中的软岩大变形难题。     

基于引水隧洞安全和经济施工的支护参数优化分析

以引大济湟项目为工程背景,结合引水隧洞施工工艺及现场条件,采用正交试验设计,建立以初衬厚度(因素A)、钢拱架间距(因素B)和开挖进尺(因素C)为影响因素的9个不同工况,运用MIDAS GTS进行数值模拟,采用极差法分析,得出各指标影响因素的主次排序,并将隧洞的安全性与经济性相结合,分析两者的线性关系,再引入灰色关联度理论,选择拱顶下沉、底板隆起等作为评价指标,对9个工况进行分析,评价出隧洞最优施工支护方案。结果表明：隧洞洞室初衬拱顶应力的影响因素主次顺序为钢拱架间距、初衬厚度、开挖进尺,即B、A、C;拱顶下沉、开挖成本占比及钢拱架成本占比的影响因素主次顺序为C、B、A;底板隆起、水平收敛以及初衬底板应力、边墙应力和拱脚应力的影响因素主次顺序为C、A、B。开挖成本占比和总成本与洞室位移、初衬应力（除开挖成本占比相对于拱顶应力之外）及综合得分均呈负相关;钢拱架成本占比与洞室位移、初衬应力(除拱顶应力之外)及综合得分均呈正相关。计算各工况灰色关联度得出综合安全性和经济性的最优方案为工况7,其关联度为0.763,具体参数为初衬厚度16 cm,钢拱架间距1.0 m,开挖进尺1.5 m。     

白鹤滩水电站左岸地下厂房施工期围岩稳定安全监测分析

白鹤滩水电站地下洞室群规模巨大,地质条件复杂,地应力高,洞室开挖期间安全风险大,需要监测围岩稳定情况。通过分析左岸地下厂房第Ⅰ至第 Ⅳ 层开挖安全监测资料,揭示围岩变形规律、特性和原因,并给出了为稳定围岩采取的工程措施。成果表明:洞室施工期围岩变形是地质条件、地应力和开挖等因素共同作用的结果;错动带、裂隙和断层等地质构造影响洞段的顶拱围岩变形总量和变形深度均相对较大,一般洞段下游拱脚围岩变形相对大;顶拱中心和上游拱脚围岩变形大部分在深度6.5 m以内,下游拱脚部分桩号深度超过11 m的区域有一定变形,上下游岩台围岩变形深度大于顶拱;支护锚杆应力、锚索荷载在厂房内的空间分布规律和变化规律与围岩变形一致;一般洞段顶拱的锚杆和锚索受力仍有较好的余度,岩台层采取的针对性处理措施有效地提升了开挖成型效果。研究成果可为后续开挖期间围岩稳定的控制提供参考。     

乌东德水电站导流洞围岩变形特征与处理措施

乌东德水电站共布置5条导流洞（其中左岸2条，右岸3条）。高、低洞洞身段断面呈城门洞型，断面尺寸分别为12 m×16 m和16.5 m×24 m。2012年2月乌东德水电站导流洞开始施工，落雪组因民组极薄层~薄层大理岩化白云岩、层面附绢云母构成的Ⅳ类围岩洞段按5层开挖，在第一层开挖过程中因民组Ⅳ类围岩洞段左顶拱普遍出现塌方，第二层和第三层开挖时，导流洞左右边墙变形位移急剧增大。通过研究导流洞Ⅳ类围岩地质条件及变形失稳模式，分析变形过程与开挖支护的关系。在此基础上优化设计方案，确保了导流洞的安全施工。      

不同加固方案下富水黄土隧道地层变形规律分析

以西安地铁5号线暗挖隧道为工程背景,采用降水加固与注浆加固2种地层加固措施,建立渗流-应力耦合数值计算模型,对富水黄土隧道地表沉降、洞周土体变形及力学效应进行了研究,并结合现场监测资料进行了验证。结果表明:降水加固隧道施工最大地表沉降是注浆加固的13.7倍,2种加固方案洞周土体变形规律一致,开挖10 d内变形值均达到稳定值的70%~80%左右;注浆加固下洞周土体均为压应力,降水加固开挖过程中在中隔壁及中隔板处土层出现拉应力;注浆加固下衬砌各部位受力均大于降水加固;降水加固塑性区极值是注浆加固的11.3倍,主要分布在两侧拱肩、拱腰及拱脚处;2种加固方案下地表沉降以及洞周土体变形的模拟值与监测值相近且变化规律基本一致。     

上海某深基坑开挖变形及对环境影响监测研究

结合大量现场实测数据,通过对基坑开挖过程中围护墙体测斜、周边地表沉降以及围护墙顶变形进行了监测。监测结果显示:在开挖过程中围护墙体的整体变形形状呈中间大、两头小,随着基坑开挖深度的不断增加,围护墙体变形不断增大,且变形呈现持续、缓慢的变化态势;周边地表沉降监测点累计垂直变化基本呈现下沉,虽然有部分地表沉降监测点有累计下沉量超出报警值范围而报警的情况发生,但从地表沉降监测点的沉降变化曲线看,沉降呈现持续、缓慢的变化态势,未见突变情况发生,沉降变化曲线较平稳;围护墙顶垂直方向沉降呈现持续、缓慢的变化态势,沉降变化曲线较平稳,水平方向围护墙顶监测点的累计平面位移基本呈现向基坑内侧位移,且各监测点水平位移变化范围在0~+9 mm之间。结论对在密集建筑群中软土地基上基坑设计和开挖具有一定的实用价值和借鉴意义。