傍山浅埋长距离引水隧道成洞条件分析

:“引汉济渭”二期工程承担着渭河两岸２１个县市的输配水任务,对于实现引汉济渭工程总体效 益至关重要。“引汉济渭”二期南干线引水骨干线路工程黄池沟至西安子午水厂段,引水隧洞长６８．９３ ｋｍ,主要穿越秦岭北麓中低山。通过勘查发现影响引水隧道成洞的主要工程地质条件为秦岭北缘断裂 带发育,隧洞分布较多的Ⅴ类及Ⅳ类洞室围岩。并且引水隧洞与断裂相遇地段易发生集中突水问题,预 测涌水量达１２６０．６ｍ３／ｄ～１８１６６．５ｍ３／ｄ。为确保“引汉济渭”二期工程引水隧洞工程的质量,需采取 必要措施,使引水隧洞傍山浅埋地质条件基本实现隧洞成洞要求。     

引汉济渭二期高地下水位盾构隧洞渗流应力耦合研究

白鹿塬洞段是引汉济渭二期工程黄土区隧洞中埋深最大、地下水位最高的隧洞工程,其盾构法施工的可行性与安全性尚不明确。为此,应用ABAQUS渗流-应力全耦合数值模拟方法,采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型与刚度迁移法,对白鹿塬282.22 m埋深泥岩洞段的盾构掘进过程进行了三维仿真,重点分析了隧洞掘进阶段典型断面围岩孔隙水压力、应力变形、塑性区以及衬砌结构受力变形的变化规律。结果表明：典型断面处孔隙水压力随开挖过程先降低后回升,随后趋于稳定,距离掌子面前缘约3.6 m的隧洞断面处产生体积收缩,从而造成超孔隙水压力,压力水头最大值约248.0 m;洞周收敛,顶拱下沉,底拱隆起,隧洞周围围岩应力、应变、径向变形呈对称性分布,等效塑性应变主要发生在洞侧3 m深度范围内,顶拱无明显的塑性区,故围岩的最可能破坏模式为侧拱围岩塌落;在施工阶段衬砌结构内外缘以压应力为主,最大压应力为18.77 MPa,衬砌顶拱、底拱外缘以及拱腰内缘边墙产生较小的拉应力,约为0.85 MPa,均满足抗压承载力和抗拉强度要求。研究结果可为引汉济渭二期工程的安全运营及灾害防治提供参考依据。     

引汉济渭工程黄三段深埋长输水隧洞排水方案研究

以有效解决深埋长输水隧洞排水问题为目标,按富水性将隧洞沿线围岩划分为中等富水区、弱富水区和贫水区,采用数值方法模拟衬砌周边渗流场,分析了不同排水设计方案对引汉济渭工程黄三段深埋长输水隧洞衬砌外水压力的影响。结果显示,对于高外水压力情况,将排水孔布置于顶拱处仅能降低顶拱附近的外水压力,无法有效降低作用于底板的外水压力,而排水孔沿衬砌周边均匀布置时,可有效降低作用于衬砌上的外水压力。基于此,讨论了各排水方案的适用条件,给出了深埋长输水隧洞排水设计建议。     

引汉济渭二期工程南干线3#输水隧洞施工方案分析

引汉济渭二期南干线3#隧洞穿越黄土台塬区,围岩岩性为黄土状土夹古土壤,地下水位高于洞顶,围岩稳定性差,自稳时间短,施工难度较大,因此该段隧洞施工方法选择十分重要。通过对常规法和盾构法两种施工方案进行比较分析,提出采用盾构法施工较安全、快速、经济。     

引汉济渭工程隧洞施工若干技术问题探讨

基于引汉济渭工程隧洞施工实际,结合我国现有技术规范要求,对比分析了引汉济渭工程隧洞动态设计、超前地质预报、隧洞开挖方式、隧洞支护时效及衬砌与掌子面距离等五个方面的问题,得到了适宜引汉济渭工程隧洞施工特点的动态施工技术方法。针对不同围岩条件实施隧洞动态设计,采用了不同的开挖和支护方式。对物探发现的异常区进行钻探验证,以提高地质超前预报及涌水预测精度。地质复杂区段按照"物探先行,钻探验证,有掘必探,先探后掘"的原则组织施工。在实际施工中,应提倡利用围岩在无支护条件下的允许暴露时间也就是围岩的自稳时间实现短距离的掘进与支护分离。对硬岩(Ⅰ—Ⅲ)围岩采用"钻爆设计、光爆施工、工序组织、快速施工"的思路,对软岩(Ⅳ—Ⅴ)围岩采用"围岩量测、确保安全、遵守设计、按部就班"的思路。     

堵排水方式对秦岭隧洞衬砌外水压力的影响研究

为研究隧洞外水压力对衬砌结构的影响,针对引汉济渭秦岭隧洞的高地下水头特点,采用数值计算分别对无灌浆层和有灌浆层两类情况下衬砌完全不透水、渗透性较低、设置排水孔3种工况进行了研究,分析了不同工况下衬砌外水压力的变化,并以典型洞段的堵排水方案为例,验证了排水孔设计的合理性。结果表明：随着衬砌结构透水性的增强,作用于二次衬砌的外水压力逐渐降低;当衬砌具有一定渗透性而未设置排水孔时,灌浆层渗透系数越小,作用于衬砌上的外水压力越小,且随着灌浆层厚度增加,衬砌外水压力不断减小,渗流量不断降低,当灌浆层厚度达到一定程度后,衬砌外水压力值虽继续减小但降幅明显趋缓;采用围岩灌浆并设置排水孔,可使作用于二次衬砌上的外水压力大幅度减小,且有效降低渗流量。综上,采用围岩灌浆的同时设置排水孔可取得良好效果,使作用在二衬结构外表面的地下水压力水头基本接近于零,达到了设计要求。     

黑河引水工程神禾塬,少陵塬隧洞裂缝原因分析与防治

分析了神禾塬、少陵塬隧洞混凝土衬砌裂缝是施工冷缝、混凝土收缩、振捣不密实和荷载作用等因素综合影响的结果。根据两洞裂缝的特征，采用了水泥浆＋水玻璃溶液灌堵和环氧砂浆嵌涂相结合的综合治理措施，达到了预期的目的。     

引汉济渭工程秦岭隧洞围岩稳定性有限元分析

对引汉济渭工程秦岭引水隧洞开挖的初期支护施工过程围岩结构的塑性变形分布规律进行分析研究,结合计算结果,为初期支护过程围岩的稳定性提供分析依据,以便对现场施工提供合理化建议。采用非线性弹塑性有限元法,依据地下结构设计理论及岩石的Drucker-Prager屈服准则,考虑围岩和初期支护衬砌结构的整体性,对秦岭引水隧洞的Ⅲ、Ⅳ类围岩开挖和初期支护结构的施工过程进行了模拟,计算了开挖施工过程三种不同工况下围岩顶拱及侧向的塑性变形。结果表明:秦岭隧洞初期支护施工过程的三种工况下围岩结构的塑性变形主要集中在顶拱120°范围内及两侧边墙,隧洞围岩结构整体处于安全状态。     

隧洞弱透水层渗透性试验及其渗透系数确定

隧洞围岩含水率及渗透情况对隧洞开挖工艺、降排水及支护的设计具有重大影响。通过对引洮供水二期工程地质钻孔地层情况及孔内赋水情况分析,选定典型隧洞围岩段,通过在杂色黄土状土围岩段进行钻孔常水头注水试验和在新近系砂质泥岩强风化段进行提水试验,确定其围岩含水量大小及渗透系数,经过试验和计算确定:杂色黄土状土、新近系砂质泥岩强风化层的渗透系数在1.0×10-5~1.0×10-6 cm/s数量级,两类地层渗透系数很小,富水性贫乏,岩体透水性属较差和很差级别。可为引洮供水二期地下透水性隧洞围岩的开挖工艺、降排水及支护设计提供可靠的水文地质资料。     

引汉济渭输配水干线工程南干线段隧洞钻爆法和盾构法方案比选

介绍了引汉济渭输配水南干线工程基本情况,对隧洞施工钻爆法和盾构法进行了比选。     

引汉济渭工程秦岭隧洞岭南TBM施工段岩爆防治措施探讨

引汉济渭秦岭隧洞最大埋深约2000m,根据资料分析,秦岭隧洞地应力高、埋深大具备发生岩爆的条件.本文拟对引汉济渭秦岭隧洞越岭段岭南TBM施工段（K27＋643.006～K46＋360.000）18.717km地段围岩岩爆机理进行分析、研究,提出TBM法施工通过岩爆地段的施工预防措施.     

基于隧洞围岩参数反演与地质判释的快速动态设计研究

本文针对引汉济渭秦岭隧洞地质环境复杂、不确定性影响因素多、施工风险高等特点,在试验洞施工过程中,通过监测围岩收敛变形、反演围岩地质参数、施工地质等手段,迅速对设计进行动态调整、修正和优化,进行了基于隧洞施工围岩参数反演及地质判释的动态设计的研究,初步探索了一条适合引汉济渭工程秦岭隧洞工程的动态设计方法及途径,以期为其他类似工程设计及施工提供参考。     

意大利中部修建双线供水隧洞

设计 8ｋｍ长的Ｃｈｉａｓｃｉｏ供水隧洞从意大利中部的Ｃｈｉａｓｉｏ河上 2亿ｍ3Ｖａｌｆａｂｂｒｉｃａ综合利用水库引水达 2 0ｍ3/ｓ。它是灌溉佩鲁贾、托迪、斯佩莱托的翁布里安历史城市间蒂伯河谷农田大型供水计划一部分。使用全断面盾构ＴＢＭ机械开挖和在开挖后立即装配钢筋混凝土弓形衬砌环装置 ,是现今对长隧洞施工的标准选择。在Ｃｈｉａｓｃｉｏ一期衬砌紧随高压水隧洞的开挖。2 0ｃｍ厚弓形衬砌设计承受ＴＢＭ和外层岩体压力。在隧洞内 ,随后必须浇筑第二期 30ｃｍ厚加强钢筋混凝土壳 ,以抵抗隧洞内外的运行压力。4 .55ｍ直径…     

引红济石调水工程深埋输水隧洞外水压力计算探讨

外水压力是深埋隧洞村砌设计中的重要荷载，且往往难以确定，本文结合引红济石调水工程隧洞排水系统的设计对常用外水压力计算方法进行了探讨，并提出了采用渗流理论简化计算外水压力的有效方法，得出合理的设置排水系统及进行围岩灌浆是减少衬砌外水压力和维持地下水系平衡的有效措施。     

引汉济渭二期工程输水隧洞盾构开挖过程参数化数值模拟方法研究

引汉济渭二期工程输水隧洞开挖过程及支护方案的安全性对于隧洞工程施工、运营阶段的安全性至关重要。数值模拟方法是预判输水隧洞开挖过程、支护过程的隧洞围岩及支护结构受力性能、安全性的重要手段。文章的目的是提出一种简化、通用、可靠的参数化数值模拟方法。将Ｐｙｔｈｏｎ语言应用于隧洞开挖过程的数值模拟中，基于Ｐｙｔｈｏｎ语言编制隧洞开挖过程的代码，代替双手完成复杂的建模过程。利用本文提出的方法分析了模型横向网格尺寸对开挖支护后管片环向应力的影响，并发现管片环向应力不受横向网格尺寸影响。文章所提出的基于编程语言的参数化建模方法具有零错误、高效的特点，可用于类似隧洞工程的开挖过程的数值模拟，对隧洞工程的安全性分析具有实用价值。     

高外水压力下深埋隧洞衬砌与围岩联合承载设计研究

在深埋隧洞的设计中,高外水压力常常成为制约隧洞结构设计的关键因素。本文结合新疆某深埋隧洞工程,秉承衬砌与围岩联合承载的设计理念,考虑固结灌浆对围岩的加固及堵水作用,对比分析了灌浆圈厚度、渗透系数及排水孔深度和布置对外水压力的影响。同时,通过有限元方法模拟固结灌浆圈与衬砌间的接触粘结作用关系,从接触粘结强度的影响机制出发,分析了高外水条件下隧洞衬砌、固结灌浆圈、原状围岩之间的传力性能,得到了不同粘结强度下隧洞支护结构的承载状态,并据此实现了对隧洞衬砌—围岩系统联合承载能力的评价,从而完善和优化了支护设计。     

考虑地下水渗流影响的衬砌隧洞弹塑性分析

考虑地下水渗流场的作用,将含水围岩作为两相介质体,视外水压力为渗透水作用在围岩和衬砌应力场中的体积力,分别考虑围岩与衬砌的渗透系数,并基于岩体应变非线性软化特征,对衬砌隧洞进行弹塑性分析,得到了渗流场作用下围岩与衬砌的应力和位移解析计算式,并得到围岩开始产生屈服的极限应力。计算表明,当考虑渗透水压力作用时,围岩径向应力和切向应力都增大,并使围岩塑性区扩展;当隧洞围岩、衬砌材料的渗透系数差异显著时,不能简化为等渗透系数处理。     

秦岭隧洞工程闸前渐变段小模板衬砌施工

陕西省引汉济渭工程秦岭隧洞控制闸闸前渐变段衬砌小模板施工,取得了渐变段体型由马蹄型断面过渡到矩形断面的衬砌成果;介绍水工隧洞闸前渐变段小模板、拱架及支撑体系的设计、制作、安装、维护及模板拆除的工艺要求,并对应用效果进行分析。     

浅谈引汉济渭工程秦岭隧洞设计及施工的关键技术

引汉济渭工程难度大、技术复杂,工程的设计、施工均面临诸多风险。本文针对引汉济渭秦岭隧洞深埋超长的技术特点,分析了秦岭隧洞设计及施工技术中几个关键技术研究难题,提出了设计及施工难点的研究方向。     

透水衬砌设计理论在惠蓄高压隧洞设计中的应用

应用透水衬砌设计理论,对惠州抽水蓄能电站高压隧洞进行数值计算分析.根据高压隧洞实际施工及运行过程,分别依次计算了隧洞开挖、衬砌灌浆和充水运行等工况.为模拟高压隧洞的充水过程,计算了不同内水头时的隧洞内压工况.为反映不同参数对高压隧洞结构的影响,对围岩弹性模量、渗透系数、灌浆圈围岩弹性模量、灌浆圈围岩渗透系数等参数进行了敏感性分析.