输水隧洞软岩变形特性分析及处理

本文主要介绍了北疆引水式工程某隧洞施工过程中通过对岩体变形全过程监测分析,有针对性地进行一次支处理的过程。本隧洞于2006年9月全线通水,目前已安全运行15年。本隧洞对软岩隧洞的监测过程及支护方式积累了处理不同不良地质状况的丰富经验,对软岩隧洞开挖过程中及时优化喷锚支护各项设计参数,创优质项目、造经济型工程提供了典范。     

软岩隧洞的支护设计方法研究

由于软岩的力学参数较低,开挖后变形明显,塑性区深度较大,支护措施的设计具有很大难度,把握不好就会造成支护措施的浪费或者出现支护破坏问题,因此有必要对如何设计合适的支护措施做进一步的研究。通过岩体地质分类系统确定量化的支护时机,通过软岩隧洞进行稳定计算得到支护方案。该方法只需通过平面有限元计算即可较快地得到支护时机和相应的支护措施。笔者在印尼某水电站引水隧洞中采用该方法进行了支护计算,说明了该方法在软岩隧洞支护设计中简便、可行。     

SKT水电站工程软岩隧洞开挖及支护

针对长期困扰着隧洞设计及施工的富含地下水的软岩隧洞开挖与支护,SKT水电站工程如何布置施工方案,控制开挖面,形成支撑环来抑制围岩变形等措施进行实际处理。特别是孔隙潜水对软岩隧洞周边的顶托,极易造成底鼓、塌腔、洞体失稳。实际处理的结果是:在工程中对软岩隧洞进、出口部位,采用超前管棚预支护施工,可有效预防山体坍塌、滑坡和空中坠物,又消除了对隧洞进、出口开挖产生髙陡边坡的次生处理,提高了隧洞口的安全可靠性,洞脸削坡开挖量减少。     

红层软岩隧洞施工过程围岩大变形特征及其支护

红层软岩作为一种特殊的地质结构具有变形量大及流变性的特点,在该地质条件下开挖隧洞 可能会出现围岩大变形甚至发生失稳坍塌等安全事故。针对滇中引水工程的磨盘山隧洞部分洞段要穿 过红层软岩地区并面临着围岩大变形的难题,采用有限元软件对隧洞围岩变形规律及支护措施进行数 值分析。结果显示:隧洞开挖后洞周发生较大的应力集中,导致围岩变形量和塑性区范围较大,在软弱 断层带部位变形量高达２８５．５ｍｍ,塑性区深度达１０ｍ左右,远远大于硬岩对应值。隧洞开挖后对围岩 进行临时支护以及永久衬砌,两者对减小围岩变形量和塑性区范围均有较为明显的作用。     

软岩隧洞施工中的钢拱架支护技术

通过盘道岭隧洞钢拱架一次支护的具体实践，论述了支护钢拱架的支护原则，联合支护技术。结合钢拱架应力量测技术，说明了钢拱架的支护效果，为其他软岩洞室的施工设计提供了经验及工程实例。     

深埋长隧洞软岩工程地质特性及变形预测研究

滇中引水工程香炉山深埋长隧洞穿越软岩（含断层破碎带）时,在高地应力和富水条件下易产生围岩大变形,变形量可达数十厘米到数米,如不及时支护或支护不当,不但给工程建设带来极大困难,而且整治费用高昂,同时会严重影响工期、延滞总体工程进度。根据软岩工程地质特性、软岩大变形分析评价方法、数值模拟结果对香炉山深埋长隧洞进行了软岩挤压大变形分析预测,提出了处理措施建议,避免了软岩大变形可能造成的危害。研究成果可为类似深埋长隧洞工程提供一定的借鉴。     

软岩隧洞二次衬砌的裂缝特性与成因

某大型灌溉工程中的引水隧洞，二次衬砌产生了严重裂缝．通过对不同洞段的衬砌变形、裂缝的发生发展以及衬砌与围岩温度的跟踪观测，获得了二次衬砌的应力变化与发展规律、混凝土的收缩曲线及影响因素、裂缝的产生时间与发展变化特性、温度应力的分布与变化过程．各种观测结果规律性好、相互印证，为裂缝的原因分析提供了可靠的依据．综合分析监测结果得出：隧洞二次衬砌的纵向裂缝与横向裂缝产生的原因是不同的，纵向裂缝是由于围岩压力和混凝土的收缩应力共同作用的结果，横向裂缝是由于混凝土的温度应力和收缩应力共同作用所致。     

松散软岩隧洞开挖施工及坍塌变形处理措施

云南李仙江土卡河水电站右岸导流隧洞围岩普遍呈现软、弱、松、散等低强度的特点,围岩自稳能力差,成洞难度大。在长400 m洞身段中有近230 m的围岩为遇水、遇空气易软化坍塌变形的炭质页岩,给洞身的成型和施工安全,以及成型后的洞身稳定造成极大困难。施工中通过业主、设计、监理及承建单位的共同努力,采取安全有效措施,克服大小塌方28次,确保了导流隧洞的胜利完工。文章通过对松散软岩地质条件下,右岸导流隧洞开挖支护施工方法和坍塌变形处理经验的总结分析,对今后同类工程的施工提供了积极的借鉴和参考。     

软岩地区小型引水隧洞开挖支护设计与施工

介绍窑里水库引水隧洞在软岩山体开挖中，不同部位采用各种支护方式进行施工。该支护技术在施工中得到成功的应用，可供类似工程借鉴。     

软岩隧洞塌方的支护处理技术探讨

文章结合软岩施工实际,提出软岩隧洞的施工支护是关键,须采用强有力的支护系统才能确保施工安全。     

软岩隧洞TBM施工中围岩变形预测研究

TBM施工过程中,为防止软岩变形导致卡机事故的发生,需要对围岩变形进行准确的预测。以巴基斯坦N-J水电站为研究对象,通过对围岩变形监测数据的反演分析,得到其蠕变参数,并采用反演得到的蠕变参数对大埋深洞段的围岩变形进行预测。结果表明,TBM在软岩段掘进过程中,围岩除了产生明显的弹塑性变形外还会出现明显的蠕变变形,且蠕变变形在TBM在开挖后的几小时内会迅速增加,增大了TBM卡机风险。建议TBM在软岩段掘进过程中,在保证安全的前提下尽可能快速通过。     

锦屏二级水电站引水隧洞软岩段变形特征 及预留变形量分析

统计分析了锦屏二级水电站引水隧洞软岩段变形量,研究了超深埋大断面隧洞软弱围岩变形特征及预留变形量合理的取值范围。通过数值模拟、解析计算和现场实测数据统计分析,锦屏引水隧洞软岩段预留变形量范围可取40～60 cm。研究结果可供类似工程施工参考。     

某引水隧洞深埋软岩洞段围岩变形量敏感性分析

通过深入分析西南某深埋长引水隧洞软岩洞段地应力钻孔实测资料,得到了水平构造应力侧压系数随隧洞埋深的变化规律。在此基础上,采用快速应力边界法开展数值计算,探讨洞型、围岩类别、埋深等因素对该段围岩变形量的影响及其变化规律,开展了围岩变形量敏感性分析。结果表明,该洞段围岩变形量随围岩类别降低而增大,随埋深增加而增大。研究成果可为该类隧洞深埋软岩洞段开挖支护设计提供借鉴。     

红层软岩膨胀力学特性试验研究

红层地区岩体膨胀变形现象显著。为研究红层软岩膨胀力学性能,采用YYP-50型岩石膨胀压力试验仪和岩石自由膨胀率试验仪对某隧洞区5种不同岩性的红层软岩进行室内膨胀特性试验,并通过pH计测定了膨胀压力试验前后水溶液的pH值。试验结果表明:该隧洞区5种红层软岩的平均膨胀压力差异明显,最低为175.13 kPa,最高可达2 080.16 kPa,膨胀力的对数与膨胀应变呈线性增长关系,膨胀压力与干密度、吸水率皆呈正相关,与初始含水率呈负相关;膨胀压力试验后5种软岩的水溶液pH值均大于7,且不同地层水溶液pH值变化率不同,膨胀压力的大小与pH值及其变化率呈正相关;5种软岩的平均自由膨胀率相对较大,纵向、径向最高可达40.8%和32.4%,平均膨胀压力与平均自由膨胀率表现出指数增长趋势。研究成果可为今后膨胀岩地区工程建设提供一定的理论支撑。     

顶山软岩隧洞施工及安全监测

软弱破碎岩体中开挖隧洞,确保施工安全是一个难点.项山特软岩地层中隧洞开挖,采用了以围岩变形监测为主的信息技术.适时根据监测信息对施工方法、一次支护参数及永久衬砌结构设计进行调整和优化,使得该工程施工既保证了安全,又节省了投资并取得了工程建设质量优良的效果.     

软岩隧洞可缩性U型钢支架压缩量研究

以深埋软岩输水隧洞为工程背景,研究了钢支架压缩量的计算方法,提出软岩隧洞钢支架压缩量的控制标准。借助数值软件进行U型钢支架压缩量影响因素的定量分析,研究表明:(1)压缩量设计适当的可缩性U型钢支架既能满足深埋软岩隧洞支护"高阻让压"的需要,以保持围岩稳定,又能合理释放掉部分原岩应力,改善衬砌的应力应变状态;(2)确定钢支架压缩量设计值,可根据隧洞支护结构受力状态和围岩塑性区半径划定范围后综合判定;(3)隧洞埋深和围岩类别不仅对U型钢支架压缩量的影响很大,还一定程度上影响钢支架缩动收敛时间,岩体类型和隧洞洞型对U型钢支架压缩量也有较明显的影响。     

新疆顶山软岩隧洞工程反分析研究

本项研究工作在施工期安全监测工作的基础上,采用二维粘弹性非线性有限元反分析方法和程序,应用开尔文体、广义开尔文体两种粘弹性流变模型,对顶山隧洞岩体粘弹性本构关系的弹性模量E0,E1,粘性系数η等物理力学参数进行了系统的反分析计算;并对“台阶式”错动开挖、支护对围岩参数反分析成果的影响等技术问题进行了分析探讨。     

TBM施工隧洞塑性变形围岩的处理与监测分析

文章介绍了大伙房水库输水工程TBM1施工段26+960-27+691洞段围岩发生塑性变形、侵占设计断面的处理措施,同时设计布置了永久性监测仪器。通过对仪器采集数据等相关资料的科学分析,表明该段隧洞围岩处于稳定状态。     

丹巴水电站引水隧洞开挖洞型洞距优化及围岩变形规律研究

基于横观各向同性及理想弹塑性模型,应用FLAC3D软件,针对引水隧洞开展不同开挖洞型(圆型、城门洞型、四心圆马蹄型和平底马蹄型)的数值模拟分析,得出圆型开挖断面为最优断面;基于洞径为16 m的圆型开挖断面,分析得到,在保证隧洞不会因邻洞局部失稳而导致隧洞群整体失稳破坏情况下,相邻开挖隧洞允许的极限安全间距为45 m;最后,选定600、800、1 000和1 200 m埋深下模拟探洞实测情况,得到洞径为16 m的圆型断面,在掌子面上下半部分开挖,推进至1倍洞距时围岩变形破坏速率较大的演化规律,该段是开挖重点防护的开挖阶段,可为后期施工提供参考。