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。     

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.     

引汉济渭输水隧洞TBM卡机处理方案研究

引汉济渭工程秦岭隧洞全长98.3 km,越岭段地质复杂,TBM卡机事故成为了阻碍隧洞顺利施工的一大障碍。结合秦岭隧洞此次卡机事故的特点,利用钻孔电视勘测以及三维地震法超前地质勘测对卡机段地质进行了详细的勘明;根据超前地质预报结果结合工程实际制定护盾后方收敛变形区加固方案以及护盾前方断层带处理方案;根据处理方案制定可行的施工措施,为TBM脱困创造了有利条件。     

引汉济渭工程秦岭输水隧洞4~#施工支洞岩爆预测及预防处理措施

秦岭输水隧洞埋深很大,开挖时经常发生岩爆。为降低岩爆对人员和设备造成伤害,4~#洞引进了大连理工大学的微震监测技术,进行超前检测预报试验,对预测到的岩石应力比较集中的部位进行加强支护和超前支护。从实施效果来看,总共发送17份微震监测预报报告,其中准确预测了轻微岩爆4次、中等岩爆4次,准确率约50%。通过加密检测,准确率能达到71%,可大大减少安全事故的发生。通过爆破,可释放及消除掌子面应力。若配合超前支护,后期加强支护,可达到一定预防效果,但也存在一定风险。从现场实施情况来看,这样的预测、预防以及加强支护措施能够在一定程度上改善岩体内部的应力分布状况,使其开挖后重新调整。但此法只适用于钻爆施工,对于TBM施工的工作面很难做出相关预防,因目前还没有找到超前应力释放和超前支护的办法。     

引汉济渭工程秦岭引水隧洞岩爆三维 NPR 支护技术

针对引汉济渭工程秦岭引水隧洞岭北段频繁产生岩爆灾害、原支护结构破坏等问题,对秦岭引水隧洞岭北段进行地质勘测调查,分析隧道围岩岩爆破坏特征及破坏模式,开展超深隧洞岩爆三维负泊松比（negativePoisson’s?ration,NPR）高应力补偿支护体系研究工作。采用现场勘查等方法,对隧道地质条件及岩爆破坏成因进行分析,并采用对比试验的思想设计出秦岭引水隧洞岭北段岩爆监测预警试验方案,提出以微观 NPR 锚杆为核心的三维 NPR 高应力补偿支护体系;通过现场试验分析新支护体系下围岩岩爆控制程度及其支护效果。结果表明：以微观 NPR 锚杆为核心的三维 NPR 高应力补偿支护体系能有效控制隧道围岩岩爆灾害发生,新支护体系试验段微震能量、频次均明显降低,爆坑深度、钢拱架受力和变形量明显减小。研究成果可为超深隧道岩爆灾害的防治提供参考。     

引汉济渭秦岭隧洞5号支洞岩爆微震响应研究

以引汉济渭秦岭输水隧洞5号支洞为研究对象,微震监测技术为手段,微震数据及岩爆实录资料为基础,分析了诱发岩爆的原因,并在此基础上探究了微震事件活动与岩爆的关系。研究结果表明：地应力和掘进速率是诱发岩爆产生的主要影响因素,且埋深不同,其对岩爆产生的影响程度不同;微震事件的空间分布特征与掌子面位置存在紧密联系,其“时、空、强”特征可以形象地演示岩爆的产生过程并用于对岩爆的预测预警;岩爆不会一直持续发生,而是会经历扰动开挖-裂隙产生-岩体储能-裂纹发育贯通-能量释放的过程,且当能量释放不彻底时,容易形成频发型岩爆。     

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。     

引汉济渭工程黄三段输水隧洞围岩变形与压力分析

以分析深埋长隧洞围岩应力和应变为目标,考虑隧洞施工方式,围岩支护形式等因素,通过数值计算,动态模拟隧洞施工过程,获取了黄三段输水隧洞初期支护后的围岩变形情况以及围岩与衬砌相互作用关系。计算结果显示:采用设计的初期支护形式,可有效控制不良洞段的围岩变形,Ⅳ、Ⅴ类围岩最大收敛变形满足规范设计要求。Ⅳ、Ⅴ类围岩与衬砌间的相互作用力随衬砌浇筑时距掌子面距离的增加而降低,但在距掌子面约4倍洞径后降幅微小。通过对比分析经验方法与数值方法所确定围岩压力成果,确定了衬砌结构设计所需的围岩压力指标,为黄三段输水隧洞设计提供了依据,分析方法可为相似工程提供参考。     

引红济石调水工程输水隧洞通风方案研究

本文介绍了引红济石调水工程长19.76km的输水隧洞采用钻爆法和TBM法施工的通风方案,参考了秦岭等隧洞施工的通风参数,通过对通风量和风压的理论计算,并结合对已成工程调研成果,提出了钻爆法独头3km和TBM法独头7km的通风方式、合理的通风设备及通风管径。     

输水隧洞衬砌在膨胀岩地层中的受力特性

以兰州市水源地建设工程彭家坪支线输水隧洞(穿越膨胀性岩层)为例,以荷载-结构模式计算并分析膨胀岩位于隧洞不同位置、在不同等级膨胀荷载作用下,衬砌内力、变形及最小安全系数的变化规律。计算结果表明,膨胀岩位于隧洞拱部时,随膨胀荷载的增加,衬砌墙脚应力集中显著,仰拱内侧弯矩及变形明显增大,属受力最不利工况;膨胀岩位于隧洞边墙及仰拱时,随膨胀荷载等级的增加,内力极值点会由仰拱向边墙转移;膨胀岩位于仰拱位置时,膨胀荷载对其影响较小。     

地下输水隧洞围岩稳定监测系统设计研究

在地下隧洞施工输水整个环节中,施工环境复杂多变。由于地质岩体结构应力、地下水以及岩体力学构造等各方面的不确定、不稳定因素的影响极大,如果仅依靠传统经验来进行管理,已经不符合现代化管理的最基本要求,也无法达到标准化管理。文章首先阐述了地下输水隧洞围岩稳定监测系统设计的目的,然后对设计输水隧洞围岩稳定监测系统进行了分析,以便及时正确掌控地下输水的隧洞围岩发展状态,保证隧洞施工的顺利完成。     

引汉济渭秦岭输水隧洞硬岩TBM掘进施工技术

以陕西省引汉济渭调水工程秦岭隧洞TBM施工段岭南工程为依托,为克服TBM在长距离大埋深隧洞施工中遭遇的高磨蚀性硬岩、强烈岩爆和突涌水等施工难点,研究了掘进参数,优化了刀盘刀具,对岩爆预测并进行分类防治,采取了超前探水及堵排结合等多种措施、监测技术和施工工法。针对TBM在高磨蚀性硬岩掘进期间刀具磨损大、掘进效率低、施工成本高等问题,总结得出掘进参数选取宜遵循刀盘高转速、低贯入度,掘进高推力、低扭矩的掘进原则,通过加强刀具与围岩适应性研究,合理选择刀具,采用调整刀盘刮板座结构、易损件改用耐磨材料、优化刀盘喷水结构等刀盘升级措施可有效增加刀盘刀具使用寿命。针对岩爆给现场带来的施工难题,借助微震监测系统预判岩爆等级,分别就轻微、中等岩爆提出了防治措施,提出了"柔性结合刚性,辅以新材料"的组合工法。针对隧洞开挖出现的突涌水问题,根据"以堵为主、堵排结合、加强抽排"施工指导思路,总结出超前探水技术。这些措施大幅提高了TBM在高腐蚀硬岩洞段的掘进效率,有效吸收了岩爆发生时释放的能量,及时解除了突涌水淹没设备的风险。     

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。     

西藏羊湖电站引水隧洞围岩塌方分析

羊湖电站引水隧洞开挖时出现了大量的塌方,不仅给施工带来很大困难,而且影响了工程的工期和投资,塌方问题是引水隧洞的主要地质问题。本文对引水隧洞围岩塌方的影响因素、塌方机理进行了分析,并对各类围岩的塌方处理措施作了介绍。     

水电站输水隧洞设计探讨

压力输水隧洞在引水式电站中占有很重要位置,它不仅直接影响工程投资,而且也影响发电量,关系到效益的大小。要做好隧洞设计,必须经全面论证,对洞线设讯衬砌形式选择、洞径选择、洞型设计进行多方比较才能选定。     

西藏某水电站引水隧洞岩体工程地质特性

通过西藏某电站引水隧洞岩石的物理力学性质、岩体的工程地质特性及变形破坏形式分析，对隧洞岩体进行了结构分类、工程地质分类，并分析了隧洞发生塌方的原因。     

汉江流域水资源配置模拟模型研究

将已有的水资源配置模拟模型应用于南水北调中线水源区-汉江流域的水资源配置。将汉江流域水资源系统概化形成网络节点图;根据汉江流域的实际情况,拟定重要水库的供水调度规则;模拟计算流域水资源供需的各个方面,并简要分析南水北调中线取水对丹江口下游的水资源配置的影响,试图为汉江流域水资源的合理高效利用提供一种分析技术手段。     

秦岭隧洞岩爆应力解除爆破及支护参数优化

针对引汉济渭工程秦岭隧洞具有超长、大埋深、地质条件复杂、高地温、高地应力、施工通风及运输距离长等特点,开挖施工过程中岩爆的预防和处理是难点,在施工过程中,运用理论分析及现场试验等方法,通过对开挖前岩爆产生地段的预报解除和开挖后支护参数优化,减小岩爆对工程安全和进度的影响。以引水隧洞4号支洞的开挖段为试验段,采集开挖过程中发生岩爆的信息,通过微震监测预报数据,对应力解除爆破前、后监测数据进行对比分析,进行岩爆段开挖前应力解除爆破和开挖后支护参数优化,提出轻微、中度、强烈岩爆的有效防治措施。结果表明:应力解除施工方案可以避免或大幅降低岩爆的发生概率、烈度与规模,具备对应力集中部位预测准确、应力解除到位、解除效果可靠的优点,同时在开挖后对轻微、中度、强烈岩爆段采取不同支护参数,能够有效地减小岩爆造成的破坏,保证隧洞围岩稳定和地下结构安全。     

黎河输水河道底泥对水质变化影响研究

就黎河河道底泥对水质造成的污染进行了详细的研究分析,并提出了预防底泥污染的控制措施。