基于不同围岩等级的引水隧洞矿山法开挖初期支护技术

通过对铁岗–石岩水库水质保障工程引水隧洞围岩等级进行分析，介绍了在不同围岩条件下采取矿山法开挖支护技术。对于微风化花岗岩，平均单轴抗压强度较高的Ⅲ～Ⅱ类围岩，采用“砂浆锚杆+钢筋网+混凝土”支护形式；对于自稳性较好的弱风化Ⅳ类围岩，采用“砂浆锚杆+钢拱架+钢筋网+混凝土”支护形式；对于全风化花岗岩、土状强风化花岗岩和块状强风化花岗岩等Ⅴ类围岩，采用“超前小导管+砂浆锚杆+钢拱架+钢筋网+混凝土”支护形式。经现场实施测定，各种支护措施均对隧洞开挖起到良好的保护作用，为隧洞贯通提供了安全保障，可为类似工程提供良好的借鉴。     

陡立薄层岩体隧洞围岩失稳机理及支护研究

以玉瓦水电站引水隧洞围岩的变形失稳为研究对象,系统总结分析了陡立薄层岩体中顺向开挖隧洞围岩的失稳模式,将围岩的失稳模式划分为滑移-脱落、滑移-弯曲、张开-剥落、拉断-弯折及鼓胀-弯折等五种类型,并逐一分析了其失稳机理。结合围岩工程地质特征和目前隧洞锚杆支护设计施工的实际情况,在现有锚杆支护体系的基础上提出了"系统锚杆+横向连接筋"的新型锚杆支护系统。该锚杆支护系统能够有效约束陡倾薄层岩体中顺向开挖隧洞围岩的变形,防止围岩的顺层失稳破坏,并能够大大提高系统锚杆对围岩的整体支护强度,保证隧洞的施工及运行安全,具有较高的实用和推广价值。     

节理岩体中洞室围岩大变形数值模拟及模型试验研究

根据节理岩体的特性，按弹簧块体理论模拟节理岩体中大型地下洞室开挖与锚杆支护的变形特征。同时，开展了开挖条件下节理围岩变形特性和锚固效应的模型试验研究，得到不同初始地应力场条件下，大型地下洞室分步开挖和锚杆支护的围岩力学行为的变化规律，数值计算结果和实测结果所反映的节理岩体围岩的运动规律基本一致。     

隧洞支护效应的探讨

基于弹性理论,对隧洞开挖后和进行喷锚支护后的应力和塑性变形进行分析。运用FLAC 3D模拟了隧道开挖与支护过程中的力学行为,得到隧道在无支护和喷锚支护作用下围岩的塑性及应力变形情况。结果表明,在喷锚支护中,对锚杆施加预应力,其值为当隧道塑性区消失时所需支护力的大小。这种支护提高了围岩的自承能力,使围岩塑性区的扩展在隧道开挖不久就得到有效抑制,能有制止隧道围岩的进一步破坏。     

高地应力特长大断面隧洞围岩稳定监测与分析

对大埋深高地应力大断面引水隧洞开挖围岩稳定问题,运用隧洞施工理论和监测技术与方法,充分结合工程实际,采用断面收敛仪、多点变位计、振弦式锚杆应力计等监测仪器及方法对围岩收敛变形、隧洞围岩深部变形以及锚杆轴力等围岩稳定进行监测和分析。结果表明：大埋深软L弱围岩地质条件下,隧洞会产生大变形,即使是在初期支护的作用下,净空收敛的量值和速率在测试初期也是很大：隧洞开挖效应对左右边墙锚杆的轴力变化影响较大,而对拱顶锚杆的轴力变化影响较小;洞室开挖侧墙水平应力释放容易导致高边墙产生片帮、剥落,在开挖时应加强高边墙的位移和应力监测,适时进行支护。     

岩体隧洞开挖施工扰动以及支护变形控制研究

将地应力释放的等效节点力作为外荷载加载在开挖边界上，利用有限元软件Marc分别计算了软弱岩体和中硬岩体隧洞开挖在锚杆支护前后的位移和应力情况，通过对加锚前后岩体进行位移与应力分析，研究分析了锚杆加固对岩体隧洞开挖变形控制的影响。在锚杆加固作用下，径向位移明显减小并向远离洞壁方向移动，靠近洞壁的地方位移明显减小，可以认为锚杆支护的主要作用之一是控制围岩的变形和发展；锚杆对软岩的变形控制效果更明显一些。     

高地应力大断面软岩隧洞支护效果模拟分析

文章以锦屏二级水电站引水隧洞为工程依托,采用有限差分软件FLAC3D对超深埋大断面软岩隧洞初期支护作用进行了模拟分析,探讨了不同支护类型及参数时,隧洞拱顶和边墙的变形的特征,计算结果显示拱顶和边墙变形主要发生在离掌子面前后方10 m的开挖过程中.通过不同支护工况的对比分析,发现喷砼支护对抑制隧洞变形的效果最好,拱架次之,而系统锚杆无法保证变形尽快收敛,联合支护对抑制围岩变形的作用并不是各单一支护的叠加.     

软岩隧洞开挖施工技术

在软弱围岩条件下采用钻爆法开挖隧洞,应采取措施减少爆破的负影响并加强支护以保证围岩的稳定。本文结合工程实际介绍了软岩条件下隧洞开挖和支护的施工方法。并阐述了软岩隧洞钻爆开挖的施工经验。     

端锚式锚杆-围岩耦合流变模型研究

针对端锚式锚杆-围岩结构体在长时条件下支护作用的演化机制,建立了端锚式锚杆-隧洞围岩耦合作用的结构模型。进行了结构模型的基本假设：①圆形隧洞;②深埋;③各向等压原岩应力;④均质且各向同性黏弹性围岩模型;⑤一维黏弹性锚杆模型;⑥锚杆对围岩作用力整体为面力。基于基本假设建立了端锚式锚杆-围岩耦合流变理论模型。假设围岩和锚杆均为Maxwell模型时,求解了圆形隧洞围岩应力和位移的径向分布随时间变化的解析解,获得了锚杆轴力随时间演变的理论公式。基于锚杆（索）流变模型,进行了FLAC^3D数值模拟软件的二次开发;并通过数值模拟与理论计算的对比分析验证了理论模型的合理性,分析了端锚式锚杆-围岩耦合流变规律及其影响因素。该模型对于研究地下隧洞的流变力学行为,分析锚固支护结构的长期稳定性,指导工程支护设计具有重要的基础理论价值。     

深埋硬岩隧洞系统砂浆锚杆的加固机制与加固效果模拟方法

系统布置的砂浆锚杆是深埋硬岩隧洞主要支护结构,锚杆与围岩组成锚杆–围岩复合结构体,使围岩的力学特性得到改善。基于岩体的莫尔–库仑(M-C)屈服准则,推导锚杆–围岩复合结构体满足M-C准则的应力条件。结合岩体劣化本构模型,提出确定锚杆–围岩复合结构体力学参数的方法。锚杆与弹性围岩和屈服围岩组成的锚杆–围岩复合结构体的力学参数确定方法不同,锚杆与屈服围岩组成的锚杆–围岩复合结构体的力学参数与围岩当前状态的等效塑性应变有关。基于此提出一种模拟隧洞开挖支护过程中系统普通砂浆锚杆加固效果的数值方法。该方法能较好地模拟锚杆支护时机对围岩稳定性的影响。最后运用该方法对锦屏II级水电站2#引水隧洞围岩稳定性进行分析,为隧洞的施工和支护设计提供参考依据。     

中空注浆锚杆与普通砂浆锚杆加固效果的比较

锚杆支护是提高岩土工程稳定性的一种经济和有效的方法。以万松岭隧道开挖支护过程的工程实践为依托,通过对中空注浆锚杆与普通砂浆锚杆在锚护结构、受力机理差异等方面的比较分析;利用有限元法分别模拟比较了在开挖无支护、普通砂浆锚杆支护和中空注浆锚杆支护时围岩塑性区扩展规律、隧道顶板沉降量、不同锚杆的轴力分布规律。结果表明:采用中空注浆锚杆技术能有效控制隧道开挖时的沉降量、减少围岩塑性区的扩展,提高围岩的稳定性,实现了锚杆的主动支护作用。     

地下大跨度隧道开挖支护过程的数值模拟

地下洞室开挖和支护过程的应力南应变状态对隧道工程安全性评估至关重要.文章采用LS-DYNA软件的动力松弛法确定围岩和结构的初始应力和应变状态,然后对开挖、喷锚支护和衬砌支护过程进行数值模拟,分析了围岩Von-Mises应力、塑性应变、最大主应变和位移变化情况.分析表明:开挖和支护方案对围岩应力和应变状态影响较大.大跨度地下工程在开挖和支护过程中出现的塑性变形主要局限于锚杆能够达到的区域,说明喷锚支护设计方案合理;另外,在围岩中会出现一定规模的拉伸应变,主要区域集中在围岩直墙和底板的交界处,但喷射混凝土和衬砌上没有塑性应变发生,拉伸应变的数值也很小;锚杆上的轴力远小于锚杆能承受的最大拉伸轴力,开挖和支护过程结束后整个结构系统均是安全的.     

FLAC^3D技术在锚杆“耦合”支护工程中的应用研究

隧道开挖后的支护结构设计，唯有在充分考虑原岩条件的支护设计，并确保支护体系、支护结构和参数以及施工工艺过程与围岩变形力学特性相适应、相匹配的条件下，才能达到最大限度发挥围岩自承能力和支护体系支承能力，达到控制围岩变形、维护隧道稳定的目的。亦即唯有使支护设计与原岩条件达到一定程度的“耦合”关系，才能既满足隧道围岩的稳定要求，也同时达到经济合理的目的。文章结合襄武段联拱隧道具体工程条件，就隧道锚杆支护设计与原岩条件的“耦合”问题借助FLAC^3D数值模拟技术进行研究，得出了锚杆弹性模量为围岩体等效变形模量的250倍时，锚杆支护刚度就与围岩体强度达到“耦合”状态的结论，为合理设计隧道锚杆支护结构提供了可靠依据。     

中空注浆锚杆在某隧道支护中的应用

针对中空注浆锚杆的支护特点,运用计算软件FLAC3D构建三维数值模型,模拟隧道的开挖和支护过程,分别对比中空注浆锚杆支护和普通砂浆锚杆支护两种工况下的隧道顶板沉降量、衬砌的塑性区和剪应力场的变化。分析得出,中空注浆锚杆比普通砂浆锚杆更好地实现封闭压力注浆,使浆液向围岩空隙和裂缝中扩散,进一步提高锚固作用及改良围岩。     

谈破石头沟膨胀性围岩段引水隧洞施工

阐述了膨胀性土及膨胀性泥岩的基本特性及支护要求,并结合重钢西昌矿业有限公司破石头改道工程大型引水隧洞施工中膨胀性泥岩隧洞段的开挖支护经验,提出针对该类围岩隧洞的施工应坚持"短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测"的施工理念,尽可能缩短开挖围岩的暴露时间,从而有效减少此类围岩的失稳垮塌。实践经验表明,文中介绍的施工工艺对于大断面膨胀性泥岩隧洞施工而言是合理可行的。     

引水隧洞不良地质洞段开挖施工技术

结合贵州大花水水电站引水隧洞的工程概况，介绍了隧洞开挖施工方法、爆破设计及围岩支护措施，以使隧洞在施工期和运行期具有长期的稳定性，并总结了施工经验。     

惠州抽水蓄能电站地下厂房洞室围岩稳定性分析

对惠州抽水蓄能电站地下厂房洞室围岩的稳定性进行了二维弹塑性有限元计算,对地下电站洞室开挖围岩的应力与变形进行了分析,探讨了施加系统锚杆和喷混凝土等支护措施对围岩的加固作用,研究了开挖顺序调整、间距改变以及扩挖对围岩稳定性的影响.     

沙湾隧洞的围岩分类与开挖支护型式

阐述沙湾隧洞的围岩类别鉴定和分类，总结了施工中地质预报、监控量测、开挖方法和支护型式。     

二道弯软岩隧洞施工

结合某软岩隧洞工程概况,确定了隧洞的施工方案,并就隧洞开挖、支护、混凝土衬砌的施工方法作了介绍,得出断面分区开挖的施工方法在软弱围岩中极为实用,可提高工效,加快施工进度。     

谈软岩中的围岩压力与隧洞临时支护

围岩压力即围岩二次应力状态的全部作用在无支护洞室中出现在洞室周围的部分区域内,在有支护结构(临时或永久性支护)的洞室中,表现为围岩和支护结构的相互作用。目前一般工程中所认为的围岩压力是指由于二次应力状态围岩产生变形或破坏所引起的作用在衬砌上的压力,即狭义的围岩压力。在岩性坚硬的地层中开挖洞室,由于围岩自身力学性能高,依据情况可不设临时支护,但在岩性软弱的地层中开挖洞室,由于围岩自身力学性能差,就必须进行支护,以新疆引额济克西干渠4#引水隧洞为例,讨论软岩中的围岩压力与隧洞临时支护。