南水北调西线工程深埋隧洞岩爆分析及预测

岩爆是一种典型的地质灾害,如何对岩爆进行预测已成为地下工程领域研究的热点和难点问题。为评价南水北调西线工程深埋隧洞岩爆发生的可能性,提出采用岩性分析、地应力实测及有限元分析相结合的方法进行岩爆预测。在研究中,从工程地质的角度,基于隧道围岩岩性分析、现场地应力实测及地应力场的反演分析,对隧道开挖后应力场进行了有限元数值模拟,综合分析了西线工程隧道初始地应力场沿轴线分布规律以及隧道开挖后不同埋深处岩爆发生的等级。结果表明,该工程岩爆等级大部分为中等岩爆。     

高地应力地下洞室开挖施工岩爆防治措施

对施工中岩爆发生的规律进行了分析,探讨了隧洞开挖岩爆发生的特点及所具有的风险,为岩爆风险防治和风险管理提供了思路,提出了针对高地应力大型地下洞室群施工采取的岩爆防护安全措施,对指导施工及解决生产问题、提高施工安全及生产效率起到了很好的作用。     

超深埋隧洞TBM施工的岩爆研究

TBM工法最显著的优势就在于掘进速度快,其决定性因素是掘进、支护设备与隧洞地质条件的匹配程度,而岩爆(尤其是强烈岩爆)是制约锦屏二级水电站隧洞开挖进度的瓶颈问题。本文结合施工排水洞岩爆现象及支护处理措施,对岩爆的声学特征、时空效应、破坏方式等进行分析,总结了TBM施工洞段岩爆的特点。在水电隧洞工程中引入了微震监测进行岩爆预报,也是目前岩爆监测与预报或预警最有效的技术之一。在对岩爆发生规律、特点、预报研究的基础上,根据TBM设备的特点和能力,提出了防治不同等级岩爆的工程措施和建议。     

深长隧洞施工岩爆及其预测与防治

对于深长隧洞工程,岩爆及其导致的围岩稳定性问题是影响工程建设和安全运行的重要问题。在高地应力条件下脆性岩体开挖过程中经常遇到岩爆,如齐热哈塔尔引水隧洞开工1年来,已经累计有约600m洞段发生了轻微一中等岩爆,造成一定的工期延误。通过研究岩爆工程实例,结合开挖过程对本工程岩爆特征进行分析,对不同桩号的岩爆强度进行预测预报,并讨论了不同等级岩爆的防治措施。     

江边电站引水隧洞岩爆及其防治分析

在隧道及地下工程施工过程中,岩爆现象时有发生,岩爆产生的危害也较大。由于岩爆发生的时间、强度及具体位置的不确定性,给岩爆的预测及其防治带来了困难。从江边电站引水隧洞支洞岩爆状况入手,结合现场实测的地应力值和岩石单轴压缩变形试验,并通过对岩爆发生的力学机制及其预测的研究分析,提出了防止岩爆发生的对策和安全措施,实现了工程高强度岩爆洞段的快速安全施工,为洞室开挖设计和岩爆监测预报提供了参考依据。     

岩爆判别准则在深埋长隧洞中的应用

岩爆是深埋长隧洞建设过程中常见的一种工程地质灾害现象。国内外工程界对岩爆问题的研究已经达到了一定的水平。根据不同的判据对国内某引水隧洞中的一段进行了岩爆问题分析,以埋深和桩号对照的形式,对岩爆的发生情况进行了预报和预测,为施工过程中岩爆的预防提供了依据。并对岩爆研究和防治的前景做了展望。关     

再谈水电工程施工中的岩爆

西南地区水力资源丰富,但该地区地应力很高,洞室施工中岩爆发生频繁,如锦屏二级、溪落渡等工程岩爆现象就比较突出。本文在总结岩爆现象及规律的基础上,依托相关研究成果,就岩爆问题作了深入探讨并提出预防与处理对策,旨在为相关工程抢险提供参考。     

小孟底沟水电站引水隧洞岩爆预测和防治对策

以小孟底沟水电站工程引水隧洞为例,依据隧洞区地应力的测试值及地应力场模拟与反演,综合分析了隧洞区地应力和隧洞围岩应力的分布规律,在此基础上计算获得开挖后洞周围岩应力值。在分析岩爆发生条件的基础上,根据工程区地应力、岩性等特征,采用多种岩爆判别方法,对引水隧洞围岩发生岩爆的可能性及岩爆级别进行了综合预测,给出勘察设计阶段隧洞产生岩爆的可能性及级别,从而为设计和施工提出应对岩爆的工程对策。     

深埋花岗岩隧道岩爆灾害微观断裂机制分析

深埋花岗岩隧道工程常面临埋深大、地应力高、构造活动强烈的复杂地质环境,开挖过程岩爆灾害显著,一直是深部地下工程建设领域关注的重点和难点。通过对中国西南地区某深埋花岗岩隧道岩爆岩石开展微观试验,结合现场岩爆案例及地质资料,分析了深埋花岗岩隧道岩爆岩石矿物成分及微观断裂破坏机制。结果表明:深埋花岗岩隧道岩石矿物成分主要为石英、钠长石与钙长石、最大微斜长石、黑云母和斜绿泥石;岩爆微观断裂机制主要为拉剪混合破坏,少数为单独的拉破坏或剪破坏。当岩爆区存在明显充填物时,岩爆微观断裂机制主要为张性破坏,少数为剪切破坏。研究所得深埋花岗岩隧道岩爆岩石矿物成分分析及微观断裂破坏机制对于类似隧道工程建设具有重要的参考价值和工程实践意义。     

深埋特长引水隧洞岩爆预测综合研究

以南水北调西线一期工程引水隧洞为例,依据工程区地应力的现场实测及地应力场模拟与反演,综合分析评价了隧洞工程区地应力和隧洞沿线围岩应力的分布规律,并在分析岩爆发生条件的基础上,根据工程区地应力、岩性等特征,采用多种岩爆判别方法,对引水隧洞围岩发生岩爆的可能性及岩爆级别进行了综合预测.     

奥陶系灰岩卸荷力学特性试验研究

摘要岩石在卸荷状态下的力学特性与其在加载状态下有着明显区别,对奥陶系灰岩进行了常规三轴与卸荷三轴的对比试验分析。试验结果表明,卸荷状态下岩石的变形以侧向变形为主,且扩容显著;卸荷状态下岩样没有出现明显的塑性阶段,峰后出现了明显的应力跌落,表明灰岩的脆性特征在卸荷状态下相对明显。相对于加载,卸荷岩石的黏聚力c和内摩擦角φ均有所减小;卸荷状态下峰值抗压强度和残余抗压强度明显减小,并且随围压增加其减小的幅度也减小。     

深埋特长引水隧洞岩爆预测与防治探讨

岩爆作为深埋长大隧洞开挖的常见地质灾害,极大地威胁着施工人员及设备的安全。本文在分析岩爆易发条件争易发时间的基础上。结合锦屏4#引水隧洞工程实例,对深埋特长引水隧洞岩爆预测与防治措施进行了综合阐述。对今后类似工程的施工起到一定的指导和借鉴作用。     

基于灰色关联分析的岩爆预测方法研究

锦屏辅助洞是锦屏一级、二级水电站前期工程的关键施工项目,因其地下埋深较大,地应力较高,具备岩爆发生的必要条件,为避免和减少岩爆造成的损失,采用灰色系统的灰色关联分析理论,开展了锦屏二级水电站辅助洞的岩爆预测预报研究。选取影响岩爆的一些主要因素：最大主应力、单轴抗压强度、点荷载强度、完整性系数和弹性能指数进行岩爆预测分析,所得结果与实际工程情况基本一致,说明了基于灰色关联分析岩爆预测方法的合理性。     

岩爆预测与防治中几个问题的研究现状

摘要雅砻江锦屏水电站地下工程埋深大,工程区地质构造复杂,洞线中遇到与天生桥二级水电站引水隧洞中性质相近的岩石,具有发生岩爆的应力条件与岩性条件。事实上1991年,在5km长的勘探平洞施工中,已有轻度岩爆发生。岩爆将是本工程中的一个关键问题,但到目前为止,岩爆又是一个研究得很不充分的课题。本文在对岩爆研究现状叙述的基础上,提出了锦屏工程岩爆治理工作的建议:1.早期对岩爆作宏观判断;2.优化设计;3.施工中用声发射和微震监测;等等。     

某水电站引水隧洞岩爆可能性判别及预测

新疆某水电站引水隧洞开挖中发生多次应变型零星岩爆,主要表现为劈裂破坏后成层剥落,给工程建设和人员设备安全带来较大威胁。在区域地应力场回归分析的基础上,针对依据现有规范无法得到爆坑深度及对非圆形洞室判断结果存在一定误差的不足,引入了硬脆性岩体破坏预测准则(m-0准则)。在对该准则进行适应性判别后,采用所提方法和规范方法对该水电站引水隧洞剩余洞段岩爆可能性进行了综合判别。结果表明:采用m-0准则可对爆坑深度进行有效预测,剩余洞段岩爆主要以片帮和连续剥落的轻微岩爆为主,局部洞段具有发生中等岩爆和强烈岩爆的可能性。研究结果可用于该工程后续洞段开挖支护设计,另可为类似深埋硬岩工程岩爆可能性判别提供一定的借鉴及参考。     

基于地应力实测与能量判据的深埋隧道岩爆预测

根据巴基斯坦N-J水电站TBM引水隧洞地质构造和岩体赋存状况,采用套孔应力解除技术对深埋TBM隧道进行了现场地应力实测,进而依据地应力场分布差异将其分为构造和非构造应力影响区。岩石力学室内试验结果表明:砂岩的储能极限对卸载速率不敏感,在一定初始围压下基本为定值。在此基础上,从岩爆能量角度采用数值模拟分析揭示深埋隧道围岩能量分布变化规律,预测不同埋深、不同地应力场条件下隧洞岩爆的级别及规模范围。研究成果可为深部地下工程岩爆的预测提供一种新的思路。     

基于DFA的长江上游径流演化 标度特性研究

针对河川径流时序所具有的非线性与非平稳性特征,运用消除趋势波动分析法（Detrended Fluctuation Analysis,DFA）对长江上游控制性水文站—宜昌站1878～2001年的月均流量时序的演化特征进行了研究,以揭示该流域河川径流的长程相关性及其内在规律性。结果表明：长江上游河川径流时序波动具有长程相关性,且其标度指数具有显著的区域性,即在短时间尺度上具有强烈的正持续性,在长时间尺度上具有强烈的负持续性,且其正持续性至多可持续19个月,显示了长江上游流域产汇流系统演化具有复杂的物理机制。     

雅鲁藏布江峡谷段某深埋隧道岩爆特征分析

拉萨至日喀则铁路以隧道形式穿越雅鲁藏布江峡谷段。受区域地质环境的影响,区段内盆因 拉围岩内构造应力集中,施工过程中岩爆问题突出。在对现场地应力数据和隧道围岩物理力学特性参 数的实验测试的基础上,分析了盆因拉深埋隧道花岗岩、片麻岩和闪长岩围岩体的弹性应变能、强度和 变形脆性系数以及弹性应变能等指标,进而分析了围岩体岩爆倾向。利用ＭＩＤＡＳ有限元软件计算了隧 道洞壁最大切向应力,应用ＲUｓｓｅｎｅｓｓ和Ｂａｒｔｏｎ判据对围岩岩爆强度进行了评判。其中花岗岩具有轻微 —中等岩爆倾向;片麻岩具有中—强岩爆倾向,局部具有轻微岩爆倾向;闪长岩具有强岩爆倾向,局部具 有轻微—中等岩爆倾向。计算结果和施工监测结果一致,研究结论为该区域类似工程施工提供了参考。     

新疆下坂地水利枢纽引水洞开挖施工

针对新疆下坂地水利枢纽引水隧洞开挖中存在的不良地质条件,分析了岩爆特征及其破坏形式,并对岩爆进行了等级划分。通过布置超前应力释放孔、超前支护、优化爆破方案等措施,降低了岩爆对施工的影响。介绍了对洞中塌方空腔及岩脉段的处理措施,所提出的针对长隧洞、小洞径的通风排烟措施对类似隧洞施工具有指导意义。     

齐热哈塔尔水电站大深埋长隧洞关键技术难题及对策

齐热哈塔尔水电站工程发电引水隧洞存在隧洞长、埋深大、高地应力、岩爆和高地温等复杂工程地质问题,因此,对隧洞围岩稳定、施工期安全、隧洞支护荷载和衬砌型式等的研究至关重要。通过采用现场围岩变形和地应力释放测试、数值模拟反演分析和衬砌时机试验研究等方法,分析了深埋长隧洞高地应力与岩爆的产生机理、岩爆特征和破坏形式,以及高地温的成因,研究了高地应力、岩爆和高地温对施工、衬砌荷载和衬砌型式的影响。针对上述问题对策如下:对于高地应力围岩洞段,开挖完成后,初期支护采取时间滞后的方式消减高地应力;对于岩爆洞段,采取主动预防措施和强施工支护,确保施工安全,将岩爆发生的可能性及岩爆的危害降到最低;对高地温洞段开挖采取通风、在掌子面和风带口放置冰块、对掌子面和附近岩体喷水等降温措施,而且完善和优化了隧洞一次支护和二次衬砌设计。这些措施保证了引水隧洞的施工和运行安全,对类似地质条件的隧洞工程设计和施工具参考价值。