東深供水工程鳳崗隧洞施工期圍巖穩(wěn)定與支護措施

選取東深供水工程鳳崗隧洞洞口段,采用三維彈塑性有限元法,模擬施工開挖過程,分析施工期圍巖的變形、應力應變狀態(tài),探討不同巖性條件下的圍巖穩(wěn)定情況及進洞條件,為設計和施工提供參考。

地下洞室支護措施的選取取決于圍巖類別的劃分,也直接影響工程的投資和運行的安全。中條山供水工程實行的設計、施工總承包,使設計與施工一體化,通過勘察分析及對圍巖的變形進行監(jiān)測,全面、客觀地評價了洞室圍巖巖體質量和穩(wěn)定性,調整優(yōu)化了設計支護參數(shù),使工程的支護實現(xiàn)了技術科學化和經濟合理化

基于新奧法的基本原理,對東深供水改造工程鳳崗隧洞越過廣深公路的淺埋段的施工過程進行了有限元三維數(shù)值仿真分析,并和現(xiàn)場監(jiān)測進行了比較。結論認為:有限元分析和隧洞圍巖變形位移監(jiān)測結果都表明隧洞設計的支護和施工方法是安全合理的;研究處于復雜地質條件下的淺埋隧洞的開挖和支護,對保證工程穩(wěn)定,加快施工速度,節(jié)省工程投資具有重大意義

以甘肅省引洮工程總干渠8號隧洞施工實踐為例,分析了隧洞地質條件,介紹了在不穩(wěn)定圍巖隧洞施工中的預防及處理措施,提出了施工中應注意的問題。

文中以草峪嶺隧洞施工實踐為例,分析了影響圍巖穩(wěn)定的原因,介紹了在不良地質構造下的施工措施,提出了施工中應注意的問題。

花崗巖體工程地質條件對大多數(shù)工程來說是良好的,工程地質問題一般比較簡單。但遇到溝谷位置,一般均有一條斷層通過。尤其是引水隧洞工程通過溝谷時會遇到塌方、漏水等不良施工地質問題,增大隧洞施工難度;在花崗巖體中,過小的洞徑對有毒有害氣體難以排出,且影響施工進度。結合新疆阿拉山口供水與生態(tài)建設工程引水隧洞工程建設實踐,證實了遇溝必斷的結論,并論述了適當?shù)亩磸脚懦卸居泻怏w,提高施工進度,為今后同類隧洞勘察中提出了可借鑒的經驗。

隧洞的圍巖穩(wěn)定及支護結構安全是保證隧洞安全、實現(xiàn)隧洞功能的關鍵因素。由圍巖加固圈承擔主要的外水壓力是優(yōu)化支護結構設計、保證圍巖穩(wěn)定的一種有效方法。建立肯斯瓦特導流泄洪洞三維有限元模型,并進行非線性有限元分析。分析結果表明,設計的支護措施能明顯減少圍巖變形、改善應力分布,為類似工程設計提供參考。

地震的發(fā)生將對原山體造成較大震裂揉動挫傷,隧道開挖后圍巖-支護體系易發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。文章依托震區(qū)杜家山隧道的典型失穩(wěn)斷面,結合現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)值分析手段,從震裂軟巖的基本特性、結構失穩(wěn)特征、不同裂隙結構面傾角三個角度分析了震裂軟巖隧道施工期圍巖-支護結構的失穩(wěn)機理,得到以下結論:強震區(qū)軟巖主要表現(xiàn)出破碎、散體、密度低、架空等基本特征,隧道開挖后結構失穩(wěn)多以拱頂-拱腰發(fā)生剪性坍塌破壞的形態(tài)出現(xiàn);失穩(wěn)主要以塌方為主,塑形擠出、剪切滑動及組合作用破壞形式是其主要的失穩(wěn)模式;隧道開挖后洞周變形、結構受力、塑性區(qū)影響最大均發(fā)生在45°傾角的裂隙結構面時,此條件下施工最為不利。

猴子巖水電站地下廠房硐室群工程地質條件復雜,巖體節(jié)理裂隙發(fā)育、受多條斷層和擠壓破碎帶影響,加之布置于中-高地應力區(qū)域,施工過程中硐室圍巖的變形和破壞較為明顯,為確保工程施工安全,須對整個硐室群施工期的應力變形及穩(wěn)定進行分析。結合相關設計參數(shù)和開挖支護實施方案,建立了猴子巖地下廠房硐室群的三維有限差分計算模型,并對其地應力場分布進行了反演,在此基礎上對硐室群整個施工過程進行了全程模擬。計算結果表明:隨著硐室開挖臨空面的擴大,上下游邊墻應力松弛現(xiàn)象較為明顯,在斷層出露帶、機坑隔墻底部出現(xiàn)了不同程度的應力集中;開挖過程中圍巖位移逐漸增大,在硐室連接處出現(xiàn)了大變形。設計支護方案實施后可以較好地限制圍巖變形,減小塑性區(qū)面積,工程實踐說明該方案較為合理。

通過東山供水工程隧洞工程實例,重點論述了工程的開挖、初期支護、二次混凝土襯砌施工技術,為長距離隧洞工程施工總結經驗。

介紹了隧洞圍巖的地質條件及圍巖類別與設計之間的關系,闡明了兩種不同設計理論、方法的差異,主要表現(xiàn)在同類別圍巖的初期支護和襯砌結構差異較大,新奧法設計的支護系統(tǒng)要顯得柔弱些。針對工程施工中出現(xiàn)的問題,提出了一些看法。

根據現(xiàn)場試驗和實際開挖地質編錄成果,參考相關工程規(guī)范,采用工程類比的方法對楠溪江供水工程引水隧洞圍巖進行了q系統(tǒng)和rmr分類,提出了圍巖主要物理力學參數(shù)建議值以及合理的設計支護措施,有效保障了該引水隧洞的圍巖穩(wěn)定和水工結構安全。

向家壩水電站地下廠房工程地質條件較差,邊墻高、跨度大,開挖規(guī)模巨大,施工期圍巖穩(wěn)定性問題比較突出。在對區(qū)域工程地質條件進行分析的基礎上,建立了向家壩水電站超大洞室群的三維數(shù)值模型,采用統(tǒng)計回歸方法對地應力場進行反演分析。按照實際開挖支護程序對地下洞室群開挖進行模擬,對向家壩地下洞室群開挖過程中圍巖的穩(wěn)定性特征進行了分析。計算結果表明:超大洞室群施工期圍巖局部穩(wěn)定性問題突出,施加相應支護措施后改善明顯。

富水區(qū)深埋長隧洞圍巖及支護的穩(wěn)定分析——在總結部分已建工程經驗的基礎上，按照灌漿加固后圍巖是承載和阻水的主要的承載結構這一設計思想，結合我國西南某電站的主要地質問題，對引水洞的支護結構進行了初步設計；應用三維彈塑性有限元法對不同滲控方案所形成...

水電工程中的"深埋、大跨、高墻"型水工隧洞應用越來越多,開挖過程中洞室的圍巖穩(wěn)定性問題顯得尤為突出。以西南某水電站為例,采用ansys軟件對地下廠房洞室群分層開挖進行模擬計算。為同類工程及相關研究提供參考。

根據富蘊縣黃泥灘供水工程引水隧洞工程地質特點，分析了圍巖應力分布特征和破壞特點，介紹了“新奧地利隧洞施工法”在ⅳ類圍巖體成洞的應用情況和采用的安全保障措施，可為相關工程施工和管理提供借鑒。

通過對隧道圍巖穩(wěn)定的分析以及影響圍巖穩(wěn)定的因素的分析,簡要闡述了適時采取合理的支護以阻止圍巖強度進一步惡化的必要性和原理。最后,結合某鐵路隧道施工,具體討論了實際施工過程中界定適時支護的一般性原則,用于指導隧道工程施工。

通過東深供水改造工程鳳崗隧洞段的巖體參數(shù)反分析,探討了在計算中采用對屈服單元進行弱化來模擬開挖引起的松動與破壞范圍的新方法,所得結果與實測值相吻合。

以國電大渡河流域深溪溝水電站的附屬工程深溪溝排水洞工程為研究對象,通過圍巖巖體薄片鑒定、結構面網絡模擬、聲波測試、化學熱力學及水質分析等手段進行排水洞復雜圍巖區(qū)巖體結構特征分析并進行了施工期間圍巖動態(tài)綜合分類技術研究,以期為隧洞工程尤其是復雜地質條件下圍巖分類提供簡單易行的方法和信息化施工依據。

隨著水電建設中各項難點、重點項目的技術研究的深入,在深山峽谷、地質情況復雜的條件下進行洞群布置,將水工結構中的引排水、交通、地下廠房、變配電和運行控制系統(tǒng)集中建設在地下的特點越來越突出,水工地下洞室發(fā)展的一個顯著特點是斷面越來越大,其不同地質條件下的大跨度、高邊墻的邊頂拱穩(wěn)定問題成為研究的重點。對目前水工隧洞穩(wěn)定分析方法,計算高度以及研究發(fā)展趨勢進行了分析、驗討。

走馬崗隧洞是東深供水改造工程最長的隧洞,全長3725m,在工程地質測繪、鉆探、物探及巖石力學試驗的基礎上,綜合考慮巖體完整性、巖體物理力學參數(shù)進行隧洞圍巖分類,為工程設計、施工參考應用。分類結果與比尼奧斯基(bieniawski)的地質力學分類(rmr法)一致,對同類工程圍巖分類有一定參考價值。

結合東深供水改造工程走馬崗隧洞工程實踐，研究節(jié)理巖體抗剪強度參數(shù)，為工程設計提供參考。結果表明霍克經驗方法是推求節(jié)理巖體抗剪強度的有效方法，在巖體工程中具有重要參考應用價值。