深埋软硬共存隧洞变形特征分析及施工对策

复合地层中深埋隧洞围岩变形特征复杂,软硬共存类复合地层中围岩力学特性差异巨大,开挖力学响应极其复杂,给现有设计和分析理论提出了重要挑战。锦屏二级水电站深埋引水隧洞西端3#隧洞绿泥石片岩洞段围岩即共存绿泥石片岩和大理岩,软岩挤压和硬岩破裂共生,且二者相互影响,通过现场详细地质勘察和地质条件分析,结合临洞监测成果分析和数值模拟分析,研究掌握了围岩变形特征,基于此,考虑后续施工可控变形量和支护厚度得出挤压洞段扩挖尺寸,并给出了相应洞段后续施工风险的应对策略。这为此类深埋隧洞工程相关问题的认识和解决提供了重要参考。     

钢纤维喷射混凝土在隧洞加固处理中的应用

盘道岭隧洞全长15.723km,主要穿过第三系与白垩系疏松软岩地层,大部属V类围岩。断面形式为圆拱直墙带仰拱底板式,成洞净宽4.20m,净高4.40m。采用新奥法设计施工,支护衬砌结构为喷、锚、网、钢拱架及钢插板联合支护与模注混凝土(部分洞段为钢筋混凝土)衬砌的复合式。完成后部分洞段的拱墙及底板二次衬砌混凝土产生了一些纵斜向和环向裂缝,危及隧洞的长期安全,隧洞进口段与出口段的两险段处的破坏性结构纵向裂缝,需采取钢纤维喷射混凝土等措施进行加固处理。1加固措施对上述两险段在采取拱墙设置6m长预应力系统锚杆、拱部回填灌浆、裂缝化学…     

锚杆无损检测技术在锦屏电站的应用与探讨

锚杆锚固技术正在世界各地的隧道、采掘和高边坡等工程支护中广泛应用,尤其在长距离隧洞施工中因围岩渗水、岩爆、断层等地质原因必须采用锚杆进行锚固支护,然而该支护方法属于隐蔽工程,怎样才能对所施工锚杆的质量进行检测,本文简要介绍锚杆无损检测技术在锦屏工地的应用。     

大梁隧道软岩大变形及其支护方案研究

针对大梁隧道工程地质特点,开展隧洞开挖后围岩大变形现场监测与分析,得知隧洞变形具有变形速度快、持续时间长和变形量大的特点,最大下沉量可达55 cm,最大变形速率为1.69 cm/d。通过开展岩石试样单轴、三轴压缩破坏试验,采用广义Hoek-Brown准则,确定岩体常规弹塑性力学参数;结合隧洞变形监测数据,将隧洞围岩视为具有弹塑性流变行为的连续介质,采用经验流变模型,开展有限元反演分析,得到岩体流变力学参数。根据数值仿真结果,分析隧道围岩位移、应力及损伤区分布规律,从而为支护方案修改设计和参数调整提供依据。在上述研究基础上,应用新奥法施工力学原理,提出加大预留变形量,拱顶超前注浆加固围岩,打拱脚长锚杆控制拱架整体下沉,并采用钢拱架(拱架之间采用型钢连接)+锚杆+钢筋网协同支护,构成软岩大变形洞段联合支护方案,成功解决了大梁隧道破碎、软弱围岩地段的施工与支护难题,经施工后巷道稳定性良好。     

双洞交叉的施工稳定性分析及支护设计

对紫坪铺水利工程1#泄洪洞“龙抬头”段与前期导流洞交叉重叠段在施工开挖阶段围岩及支护结构的强度与变形稳定性进行了有限元数值仿真分析和优化设计。并根据隧洞新奥法施工原理,针对该段双洞交叉影响的工程特殊性作了详细的开挖过程仿真分析。对导流洞支护采用的喷素混凝土并不设锚杆方案进行了施工期强度校核;对导流洞在运行期的素混凝土衬砌方案进行了高外水荷载下的强度与稳定性分析;对施工导流完成后的封堵及泄洪洞的开挖这一复杂的施工过程进行了围岩、封堵混凝土与喷层的稳定性与强度分析,在此基础上提出了合理的施工开挖、支护、衬砌方案与设计指标。对于其他类似的洞型与工程,具有良好的实践意义与指导意义。     

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.     

锦屏二级水电站引水隧洞岩爆防治技术

总结了锦屏二级水电站2#引水隧洞典型洞段的岩爆在时间、空间、烈度及形态方面的特征,提出了岩爆条件下支护设计的整体指导思想,给出了不同等级岩爆的支护参数,取得不错效果,表明该施工方法对于强岩爆的防治是有效的,为其他类似工程提供参考价值。     

泄洪洞出口洞段的开挖支护探讨

水电站泄洪洞地下厂房系统在受高地应力及层状岩体结构控制后会出现围岩变形状态,锚杆受力及松动区范围都大于上游边墙,再加上局部受不利结构影响不能完全控制变形,应进一步通过支护措施加强围岩的稳定性及支护系统的可靠性。本文则以某泄洪洞出口洞段施工为例,分析出洞施工的开外和支护中采取的技术措施,从而保障出口洞段的安全贯通。     

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。     

高地应力软岩隧道超前导洞扩挖施工过程受力变形分析

超前导洞法是开挖隧道前在所在断面提前施作小导洞从而释放应力的一种方法。本文研究导洞完成后圆孔扩挖过程中隧道内各层支护的受力变形。以兰渝铁路木寨岭隧道岭脊段为研究对象,从实际工程布设测点获取数据,进行超前导洞应力释放效果分析、圆形扩挖施工各层变形分析、圆形扩挖先后行隧道施工相互影响分析,以及长锚杆和锚索受力变形分析。结果表明,超前导洞法对围岩应力和变形速率有一定控制作用;三层支护仍不足以长期控制变形发展,“三层初支+径向注浆+长锚杆+长锚索”支护系统施作完成后,满足设计施作第四层钢筋混凝土衬砌条件;木寨岭岭脊段在相同施工及支护参数条件下,施工的先后对变形的影响很小,地质条件是影响变形的主因;长锚杆形成系统承载后,整体受力明显减小,而锚索张拉后,短期锚固效果不明显。     

小议锚杆及预应力锚索在边坡支护工程中的应用

锚杆、预应力锚索支护是边坡稳定的一种支档技术,此方法造价低廉、施工工期短、边坡变形小、安全可靠,使其在高边坡加固处理中得到广泛应用。本文笔者结合工程实例对锚杆及预应力锚索在边坡支护工程中的应用进行阐述,仅供同行参考。     

锦屏二级水电站引水隧洞围岩稳定分析及支护设计

锦屏二级水电站引水隧洞地处高山峡谷地区,埋深大、洞线长,高地应力、高外水压力问题突出。按照围岩是地下工程中主要的承载结构这一设计思想,应用弹塑性有限元法分析了锦屏二级水电站引水隧洞开挖及支护过程中围岩的变形规律与特征、围岩应力分布及其变化规律、塑性区范围,比较研究了不同渗控方案对隧洞围岩和衬砌的工作状态的影响,得出了一些对高地下水位条件深埋引水隧洞的支护设计有普遍意义的结论。     

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。     

锦屏水电站辅助洞工程地下水及治理对策

位于雅砻江锦屏大河湾上装机容量8.4×106 kW的锦屏水电站(包含一、二级)已正式开工建设。锦屏一级混凝土双曲拱坝高305 m,锦屏二级平行布置4条长约17 km引水隧洞。锦屏水电站计划于2012年第一批机组投入运行。2条长17.5 km的锦屏辅助洞是联系锦屏一、二级水电站的交通洞,也是锦屏二级水电站引水隧洞施工的超前地质勘探洞和施工辅助洞。锦屏辅助洞穿越区域水文地质条件复杂,开挖中面临的地下水预报及处理、通风、岩爆防治等三大关键技术问题,自2003年开工建设以来,已遭遇到系列高压大流量突涌水,目前,均已得到有效控制。对锦屏辅助洞在掘进过程中遇到的几次高压大流量突涌水及其规律进行分析总结,同时对隧洞掘进过程中采用的地下水超前地质预报方式以及各种优缺点进行分析说明。对有代表性的涌水点处理过程和技术路线进行全面剖析,在此基础上提出锦屏辅助洞地下水处理的对策和施工总结。锦屏辅助洞地下水问题具有较大难度,实施中积累的治理经验和方法对锦屏二级引水隧洞施工和类似工程建设具有重要的借鉴作用。     

隧洞施工不良地质洞段开挖支护施工处理措施

在调水工程施工中,隧洞施工属于重要施工项目,其施工质量对于调水工程的施工质量具有重要影响。当前,随着隧洞施工难度的逐渐增加,施工前期施工人员对于施工现场地质情况预测的精准度有所下降,针对突发不良地质状况缺少及时应对措施,其不利于为隧洞施工的安全性提供保障,尤其是在不良地质洞段的开挖支护施工中。基于此,对隧洞施工不良地质洞段临时支护施工进行了详细分析,随后又对其钢支撑的施工须知展开了探讨,最后通过相关案例进一步进行了探究。     

大断面隧道三台阶七步开挖法仿真分析

结合实际工程,建立三维数值计算模型,对浅埋花岗岩地段隧道三台阶七步开挖法的施工过程进行了模拟计算。在此基础上,分析了地层的位移、支护结构变形和受力的变化规律以及分步开挖对支护结构受力和变形的影响。研究结果表明,洞周变形、支护结构的受力及变形具有不对称性;在支护结构距掌子面距离大于5~6m时,变形和受力可以达到稳定状态;边墙处锚杆的作用效果比拱顶锚杆显著;不同开挖步造成的洞周变形也有较大区别。分析结果可以为大断面隧道三台阶七步开挖法的设计和施工提供参考。     

深圳横龙山分岔式隧道喇叭口段预应力锚杆施工技术

预应力锚杆支护加固技术在特大跨度分岔型隧道喇叭口段施工中得到了成功应用.本文结合深圳市横龙山隧道施工实例,对预应力锚杆的制作方法、支护方案及其实施效果进行了详细阐述.     

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。     

深埋硬岩隧洞开挖响应合理解译与监测优化

在地下工程建设过程中,为及时了解围岩状态及其决定的支护型式,需要依赖于有效的监测方法和可靠的监测数据。锦屏二级深埋隧洞沿线以硬脆性大理岩为主,最大埋深达到2525m,75%以上洞段埋深超过了1 500 m,在如此复杂的地质环境下开挖14m的大跨度隧洞,面临着巨大的工程风险,而监测方法的针对性和指示性与浅埋条件下存在较大差异。大理岩的压缩试验和现场开挖响应都揭示了完整大理岩开挖以后的主要响应不是变形,而是破裂。通过对锦屏二级深埋隧洞的变形、应力和声波测试成果的深入解译,表明围岩破坏时变形仍可能在围岩变形的控制标准范围之内,变形监测失去了预警的意义,而锚杆应力计对围岩状态的变化比多点位移计更加敏感,更具有预警价值,声波测试成果也与锚杆应力监测成果具有很好的一致性。最后,利用数值方法对围岩内部的应力状态进行详细描述,利用大理岩的脆–延–塑转换特征可以合理地解释变形与破裂之间的矛盾关系。     

小断面输水隧洞涌水塌方处理技术

小断面输水隧洞开挖过程中涌水、塌方事故将严重影响工程的成本控制以及施工安全。结合龙开口引水灌溉工程12号隧洞施工过程中出现的涌水塌方事故,针对事故原因提出固结灌浆、超前支护处理技术,自进式锚杆的高效固结作用和短开挖、强支护方法限制了软弱破碎围岩变形的自由发展,实现了小断面隧洞穿越不良地质段的快速掘进,在本隧洞开挖中应用效果显著。