特殊地质TBM施工隧洞岩爆释能关键技术研究

抽蓄工程TBM隧洞施工具有岩爆等难题。排水廊道隧洞、探洞、交通中导洞等洞室特殊地质TBM施工隧洞岩爆释能等难点对特殊地质TBM施工隧洞岩爆释能关键技术要求非常高，通过理论研究、数值分析、现场试验和监测反馈等手段，对不同工况岩爆释能参数和效果进行研究分析，形成一套抽蓄工程TBM特殊地质TBM施工隧洞岩爆释能成套技术，并成功应用于浙江衢江抽水蓄能项目、浙江永嘉抽水蓄能项目，形成了一套抽蓄项目抽蓄工程TBM特殊地质TBM施工隧洞岩爆释能的工艺标准和施工方法。     

锦屏二级水电站引水隧洞岩爆特征及微震监测规律研究

通过对锦屏二级水电站引水隧洞施工期间大量岩爆记录的深入研究,分析总结出岩爆沿里程分布规律、岩爆围岩破坏方式、隧洞横断面岩爆位置规律、岩爆次数与距掌子面的距离关系、岩爆次数与开挖后暴露时间关系、岩爆烈度与其围岩破坏范围关系等岩爆特征规律。通过对这些规律及岩爆分布与地质构造之间关系的研究,总结地质构造和岩爆的相互作用规律。将微震监测技术用于引水隧洞工程施工,进行深埋隧洞的岩爆监测预警,实现对微震活动的全天候连续监测分析,并根据现场对岩爆的微震监测结果,对微震的时空演化与岩爆之间的关系进行初步探讨。研究结果表明:深埋岩体隧洞中,岩爆的时间、空间、强度等分布存在较明显的规律性,并且与地质结构、施工工法、施工扰动等影响因素之间有着必然的联系,其中地质结构对岩爆的发生起控制作用;岩爆发生之前普遍存在一个孕育过程,并伴随着大量微破裂的产生和微震能量的释放(微震前兆),微震活动对岩爆事件普遍具有时间优先性和空间一致性,可利用其指导安全施工。本文的工程实践验证了微震监测技术用于深埋岩体隧洞岩爆监测预警的可行性,并具有较高准确率,从而为隧洞的岩爆预测和安全施工提供新的研究思路。     

锦屏二级水电站引水隧洞岩爆特征及微震监测规律研究

 通过对锦屏二级水电站引水隧洞施工期间大量岩爆记录的深入研究,分析总结出岩爆沿里程分布规律、岩爆围岩破坏方式、隧洞横断面岩爆位置规律、岩爆次数与距掌子面的距离关系、岩爆次数与开挖后暴露时间关系、岩爆烈度与其围岩破坏范围关系等岩爆特征规律。通过对这些规律及岩爆分布与地质构造之间关系的研究,总结地质构造和岩爆的相互作用规律。将微震监测技术用于引水隧洞工程施工,进行深埋隧洞的岩爆监测预警,实现对微震活动的全天候连续监测分析,并根据现场对岩爆的微震监测结果,对微震的时空演化与岩爆之间的关系进行初步探讨。研究结果表明：深埋岩体隧洞中,岩爆的时间、空间、强度等分布存在较明显的规律性,并且与地质结构、施工工法、施工扰动等影响因素之间有着必然的联系,其中地质结构对岩爆的发生起控制作用;岩爆发生之前普遍存在一个孕育过程,并伴随着大量微破裂的产生和微震能量的释放(微震前兆),微震活动对岩爆事件普遍具有时间优先性和空间一致性,可利用其指导安全施工。本文的工程实践验证了微震监测技术用于深埋岩体隧洞岩爆监测预警的可行性,并具有较高准确率,从而为隧洞的岩爆预测和安全施工提供新的研究思路。     

锦屏二级水电站TBM选型及施工关键技术研究

 锦屏二级水电站引水隧洞属于深埋特长隧洞,其中2条引水隧洞施工采用敞开式硬岩掘进机(TBM)进行施工。引水隧洞TBM开挖直径12.4 m,位列世界第二。引水隧洞穿越区域水文地质条件复杂,开挖中面临地下水预报及处理、通风、岩爆防治等三大关键技术问题。通过对大量文献资料和工程实例的研究,概述TBM近半个世纪的发展及其在隧道建设中的应用现状和主要问题。对锦屏二级水电站区域地质条件以及主要的工程地质问题进行分析,结合国内外已有的TBM施工经验,对锦屏二级TBM选型以及在施工中面临的超前地质预报、围岩稳定、高地应力及岩爆、突涌水、溶洞、有害气体、断层破碎带等不良地质条件所采用的施工方法进行分析研究,针对性地提出在各种不良地质条件的下的TBM施工对策,对锦屏二级水电站TBM施工提出建议,研究成果可供类似工程参考。     

引汉济渭秦岭隧洞岭南工程TBM施工岩爆处理浅析

本文针对引汉济渭秦岭隧洞岭南工程TBM隧洞施工中突出的岩爆问题,主要分析、研究了TBM掘进段岩爆防治处理措施,以有效保证TBM隧道安全、有序施工。对类似工程,特别是大埋深隧洞岩爆的防控有一定的参考价值。     

深埋隧洞岩爆段岩石声发射特征研究

深埋隧洞往往所处的地质环境更加复杂,地应力更高,施工过程中易引发岩爆灾害,造成重大经济损失和人员伤亡。文章以引汉济渭工程引水隧洞为工程背景,对引水隧洞岩爆段典型围岩花岗岩进行声发射试验,研究其在单轴加卸载条件下的声发射特征及规律。试验结果表明:岩石单轴压缩破坏过程中具有典型的声发射特征阶段,岩石在破坏之前出现的声发射相对平静期现象,有助于对岩石的岩爆进行预测、预报。     

锦屏二级深埋隧洞构造型岩爆诱发机制与案例解析

全长超过16 km的锦屏二级深埋隧洞沿线经过不同的地质单元。在开挖过程中,岩爆的诱发受控于地质构造条件以及由其所导致的局部地应力场,其中与地质构造直接关联的构造型岩爆影响最为突出。系统总结国内外深部工程中岩爆研究的前沿成果,结合锦屏二级水电站深埋隧洞工程中大量岩爆案例所揭示的客观规律,将构造型岩爆进一步细分为端部构造型、滑移构造型和应变构造型岩爆。采用离散元程序和相关的岩爆风险评价指标,开展深入地岩爆案例反演和机制解译,揭示深埋隧洞工程不同类型构造型岩爆的发生机制,并分析该类工程环境下关键岩爆控制因素及各因素的控制机制。最后,针对不同类型的构造型岩爆,提出相应的防治方案,可以为类似工程提供借鉴。     

锦屏二级水电站深埋长隧洞群的建设和工程中的挑战性问题

锦屏二级水电站大型深埋隧洞群由4条引水隧洞、2条辅助洞及1条施工排水洞组成,隧洞群总长约118 km,具有埋深大、洞线长、洞径大、地应力水平高、工程地质条件极其复杂、施工布置困难等特点,是目前世界上己建、在建总体规模最大、综合难度最大的水工隧洞群工程。隧洞群建设中面临地下水预报与处理、岩爆防治等关键技术问题。通过对锦屏二级水电站深埋隧洞群建设中遇到岩爆及突涌水工程治理等工程应用实例进行研究总结,提出下一步工程中所面临的挑战及应对措施。锦屏二级水电站工程深埋长隧洞的建设所取得的经验,可为类似工程提供有益的借鉴。     

长大深埋水工隧洞设计关键技术及实践研究

为了进一步完善长大深埋水工隧洞设计方法,提出了涌水与高外水压技术、岩爆防治技术、软弱岩石大幅度形变预测及防治、高温处理技术研究.实践应用结果表明,提出的隧洞设计技术可以有效解决隧洞地质问题,在高地温和岩爆问题解决方面展现出较好的应用效果.     

锦屏二级水电站深埋引水隧洞岩爆特征及防治措施

硬脆性大理岩条件下深埋隧洞的岩爆问题是西部开发建设中遇到的工程难题之一。文中通过对锦屏二级水电站辅助洞、施工排水洞与引水隧洞施工中发生的岩爆规律与特征的分析总结,提出了该地区地质条件下岩爆的基本条件、分类、风险分区、时空分布特征等。文中阐述了岩爆防治设计思想与原则,并从设法降低潜在震源区的应力水平与设法提高围岩的抗震(抗冲击)能力两个方面出发,针对TBM掘进与钻爆法掘进的不同开挖方案,分别提出了不同的岩爆防治措施。     

双护盾TBM施工隧洞岩爆特征微震监测研究

为了研究深埋隧洞在双护盾TBM施工环境下的岩爆特征,以某公路隧道为例对微震监测成果进行了统计整理,并在此基础上分析了微震事件与掌子面位置、岩体完整性以及隧洞埋深等之间的相关关系,获取了该工程岩爆事件发生的规律。成果表明,在隧洞采用双护盾TBM开挖过程中岩爆事件并非主要集中在掌子面附近,岩爆存在一定的延迟性和超前性,岩爆发生与开挖过程的时间效应及距离范围存在一定规律。同时,岩爆的能量等级和发生频次与岩体结构及隧道埋深也存在关联性。深埋隧洞在双护盾TBM施工环境下的岩爆规律的研究对类似工程具有一定的借鉴意义。     

锦屏辅助洞(西端)岩爆分析及其防治措施

锦屏辅助洞作为锦屏水电枢纽工程(一、二级水电站)的前期控制性工程,既是沟通东、西雅砻江交通的重要通道,又是锦屏二级水电站引水隧洞的施工辅助洞和地质探洞.辅助洞具有埋深大,地应力高,围岩完整性好、强度高等特点,具备了发生弱～强岩爆的条件.施工过程中高频率岩爆严重困扰着施工安全.在总结锦屏辅助洞岩爆规律的基础上,分析了影响岩爆特征的主要因素,并针对岩爆烈度分级探讨了岩爆综合防治措施,该综合防治措施在实际应用中取得了很好的效果,为接下来的引水隧洞施工积累了丰富经验,并为国内外同类工程提供借鉴.     

深埋硬岩隧洞岩爆倾向性指标RVI的建立及验证

 在总结国内外岩爆倾向性研究的主要成果和理论方法的基础上,针对性地提出适合于深埋隧洞工程的岩爆倾向性评估新方法的建立过程和基本构架。分析锦屏II级水电站深埋隧洞群中62例岩爆案例,揭示岩爆的特征和主要控制因素,在此基础上提出新的岩爆倾向性指标RVI及其建立方法,确定RVI中岩爆控制因素的选取原则。RVI由4个控制因子构成,即应力控制因子Fs、岩石物性因子Fr、岩体系统刚度因子Fm和地质构造因子Fg,4个控制因子分别反映不同岩爆控制因素对岩爆倾向性的贡献。研究发现,锦屏II级水电站深埋隧洞岩爆破坏深度与RVI存在显著的相关性,建立的经验关系式的确定系数可达到80%以上,该经验关系式可评估深埋隧洞工程的岩爆倾向性和破坏程度。锦屏II级水电站深埋隧洞典型岩爆实例分析验证RVI的适用性。     

微震监测预测岩爆技术在地下工程施工中的应用

近年来,随着地下工程施工领域技术装备的不断进步,隧道及地下工程的规模、埋深不断发展,一些项目所处的地质环境本身具有岩爆倾向性,加之建设过程中岩爆的孕育、发展、发生过程认识不足,监测的手段落后,导致岩爆频繁发生,施工安全隐患极大,施工现场急切需要简单、适用、准确率较高的岩爆预测方法.锦屏水电枢纽工程C2表引水隧洞的个别洞段具有极强岩爆趋势,该项目采用微震监测技术对岩爆进行预警监测,文章介绍了微震监测技术及其在工程中的运用情况.     

岩爆的影响因素分析与预测

岩爆是地下工程建设过程中常见的一种地质灾害现象。结合国内外部分工程岩爆发生的实际情况,分析了影响岩爆的主要因素和部分特征。并通过对齐热哈塔尔引水隧洞支洞施工过程中岩爆的发生特征分析,对引水隧洞主洞的岩爆发生情况进行了预测。结果表明,工程施工过程中要不断认识和总结岩爆的发生规律将更有利于岩爆的预测与预防。     

深埋隧洞应变型岩爆倾向性评估的新数值指标研究

应变型岩爆是深埋隧洞常见且频发的岩爆类型,严重威胁深埋隧洞施工安全,其破坏位置和程度的准确评估对该类岩爆的防治具有极为重要的工程意义.在系统总结和分析国内外岩爆倾向性数值指标评估方法优势和不足的基础上,从局部能量释放率基本理论出发,提出新的岩爆倾向性评估数值指标,即相对能量释放指数(RERI).全面地阐述该指标的构建思想和基本原理及其物理意义,并将该指标成功应用于锦屏二级水电站引水隧洞应变型岩爆和加拿大Rm415试验洞脆性破坏等问题分析,验证新指标的合理性和适用性.研究表明,RERI指标能够较为准确地指出高应变型岩爆风险区域和位置,并能相对准确地指出深埋隧洞岩体开挖损伤区的范围,为深埋隧洞应变型岩爆灾害和脆性破坏的评估与防治提供新理论和分析工具.     

深部岩体群洞开挖顺序对围岩稳定性影响分析

针对多孔隧洞围岩开挖的长期稳定性,以锦屏二级水电站引水隧洞为工程背景,对三种不同的开挖工况进行模拟分析,研究多孔隧洞开挖顺序对围岩长期稳定性的影响。得到了洞室间隔开挖,应力集中范围较小,发生滞后岩爆等围岩变形破坏的可能性小,因此,对于多洞隧道开挖采用间隔开挖法有利于降低滞后岩爆的风险。     

不良地质条件下长距离引水隧洞施工全过程进度仿真与实时控制研究

长距离引水隧洞常具有大埋深、长洞线、大洞径、高地应力水平、极其复杂的工程地质条件等特点 。大埋深和高地应力引起的岩爆及高涌水等地质问题对施工进度计划安排和控制影响非常大,尤其是对不良地质段的施工进度控制是整个工程能否按时完工的重中之重。结合循环网络的系统仿真与网络进度计划分析技术,提出了针对不良地质条件下长距离引水隧洞施工全过程进度仿真与实时控制方法。该方法可以对实时进度施工方案的变更和选择提供可行性研究和科学依据,为准确、迅速进行实时进度控制提供技术支持,增强实时施工进度的可控性。     

秦岭输水隧洞微震活动特征研究

岩爆是深埋地下岩体工程中面临的世界性难题。针对秦岭输水隧洞岭南工程开挖过程中面临的岩爆问题,本文基于微震监测技术,分析了相邻洞段不同开挖方式、相同开挖方式不同洞段条件下的微震活动特征。结果表明:微震活跃性与岩爆风险高低密切相关,可作为岩爆防治的重要参考依据;埋深与岩性相近条件下,钻爆法比TBM法的微震能量相对更低,岩爆风险相对更低,但TBM法掘进效率更高;微震活跃性与开挖进尺、隧洞埋深不存在明显正相关性,围岩较好、微震活跃性较低时可适当增加掘进速度,提高开挖效率,当围岩变差、微震活跃性较高时宜适当降低掘进速度,延缓或降低岩爆风险。本研究结果可供类似工程岩爆防治和微震监测参考。     

深埋引水隧洞岩爆预测及防治措施

岩爆作为深埋地下工程在开挖后常见的一种地质灾害,极大地威胁着施工人员和设备的安全。在全面分析岩爆影响因素的基础上,从众多岩爆预测判据中,有针对性地选取了Rb／σ1判据、陶振字判据和卢森判据对某深埋引水隧洞进行了岩爆预测,结果表明整个工程以中等岩爆为主,局部洞段会发生强岩爆,同时针对不同岩爆等级提出了合理的防治措施。