引汉济渭二期工程黄午隧洞断面选型分析

隧洞断面形式的合理选择对于引水隧洞的安全有效运行具有重要意义,合理的断面设计对于工程安全、施工方法、施工工期等影响极大.针对引汉济渭二期工程黄午隧洞,拟定圆拱直墙形断面、马蹄形断面和平底马蹄形断面,采用理论分析、数值模拟和工程类比等分析方法,从过流能力、结构受力以及工程施工等方面进行综合比选,结果表明,3种断面形式均满...     

引汉济渭工程越岭段隧洞工程贯通控制测量研究

引汉济渭工程是一项跨区域调水的重大民生工程,该工程穿越秦岭山脉,主要由隧洞组成,分黄三段和越岭段。引汉济渭工程越岭段为长隧洞施工段,本文分析了越岭段3#-5#洞施工控制测量的具体方法:洞外平面控制网采用二等GNSS观测、洞外高程控制网采用二等水准越岭观测、洞内平面控制网采用交叉双导线观测、洞内高程控制网采用二等水准的方式观测。根据各观测方法的观测精度估算引汉济渭工程越岭段3#～5#洞之间贯通误差,论证了施工控制网测量方法的可行性。     

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。     

引嘉济汉对引汉济渭工程不均匀供水过程改善研究

引汉济渭工程是陕西省重点水利工程,从长江最大的支流汉江调水到黄河最大的支流渭河,将从根本上改变陕西水资源配置格局,促进陕南关中水资源互连互通,如何解决引汉济渭不均匀供水过程一直是工程的关键技术问题之一。在分析引汉济渭不均匀供水过程的基础上,对比引嘉济汉在无调节及有支线双庙崖水库调节下补水引汉济渭对不均匀供水过程的改善情况,结果表明,引嘉济汉补水引汉济渭后不均匀供水过程有显著改善。     

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。     

引汉济渭工程秦岭隧洞TBM的刀具选型试验

引汉济渭工程秦岭输水隧洞TBM施工遭遇超硬岩石,在试掘进阶段进度严重滞后于合同计划指标。为了减少刀具更换时间、促进施工进度,将刀具选型试验作为突破口。通过利用各厂家提供的刀具进行TBM试掘进,将每家2把刀具交叉安装在相应刀位上,在试验过程中进行磨损量测试、岩石抗压强度测试。从这两项指标定量分析刀具选型,结合过渡区域刀具磨损量及速率、面刀区域刀具磨损情况、整刀使用寿命、极限磨损情况、2 km试掘进阶段刀具消耗情况,综合评价各类型刀具性能。结果表明,受掌子面平整度、岩石强度及石英含量影响,不同部位的磨损量、变形都存在较大差异,尤其不同处理工艺的刀具,其耐磨值和稳定性决定着TBM的掘进速度。研究成果对超硬岩隧洞TBM刀具的选取具有一定的参考价值,也对刀具材料的研究提供了基础数据。     

引汉济渭工程运行与调度关键技术研究

本文针对引汉济渭工程运行与调度这一复杂的科学问题,通过理论研究、技术攻关,试图在解决水资源优化配置的理论和方法上有所突破,形成更加成熟、准确和有效的工程运行与调度的思路和方法,为引汉济渭工程的顺利实施奠定了坚实的基础.     

关于引汉济渭工程可行性的探讨

引汉济渭工程是为解决陕西渭河地区水资源紧缺而提出的区域性调水工程。现阶段,渭河存在着诸如水量不足、污染严重、下游淤积严重等一系列问题。该工程对于渭河的治理,关中地区缺水问题以及陕西社会经济发展具有重要意义。但是工程的实施面临着一些问题,如工程施工技术问题和汉江中下游用水及水资源保护问题。针对问题,引江济汉补偿性工程不仅可以有效解决因调水而引起的汉江水量缺乏的问题,远期对于南水北调中线工程也具有重大意义。     

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。     

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。     

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。     

堵水注浆在引汉济渭工程岭南TBM施工段的应用研究

引汉济渭工程岭南(秦岭南部)TBM施工段为反坡施工,隧洞突涌水全部通过大功率水泵逐级抽排至洞外。受排水设施布设、隧洞空间、电力供应、工程投资等因素影响,以及TBM掘进段和施工支洞长度均较长的客观条件,突涌水对施工的干扰、影响尤为巨大,特别是较大集中突涌水,对人员、设备安全会造成极大威胁。为保证施工安全的同时TBM掘进正常进行,针对该施工段突涌水处理制定了"以堵为主、堵排结合"的原则,采取常规双液浆堵水注浆和特殊材料堵水注浆相结合的方式,对集中涌水点进行封堵。结果表明,在8个涌水量大、涌水点集中的段落进行堵水注浆,涌水段落实际封堵率超过了99%,满足事先制定的封堵标准。该方法可为同类工程TBM施工提供借鉴。     

引汉济渭工程选址及总体布置研究

引汉济渭工程是陕西省解决水资源问题的骨干项目,工程规划了两个泵站、两个电站和一条输水干线将汉江水调入关中。工程总体布置是该工程重大技术问题,在工程总体规划的基础上,根据关中受水区对工程的需要,研究了引汉济渭工程各组成部分的相互关系,以达到优化工程布置、协调工程各部分的衔接、形成合理有效的调水系统的目的。综合考虑了多种因素对工程选址和布置的影响,将相关选择方案纳入总体方案进行考虑,并根据工程的具体特点,进行多方案的经济、技术比选,完成了工程选点的论证、输水线路选择和工程衔接关系的协调。同时,对输水隧洞的比降也运用工程经济学方法进行了论证。最后分析了工程选址和总体布置方案预计可以达到的效果,并提出了工程实施过程中应注意的问题。     

引汉济渭工程调水区水库群调水模式研究

引汉济渭调水工程是缓解关中地区缺水,改善渭河生态的重要措施之一。黄金峡、三河口水库群、泵站群的调水模式直接决定了工程总调水量和调水效益。以多年平均调水15亿m~3为目标,设置"黄金峡水库先调水三河口水库补充调水"和"三河口水库先调水黄金峡水库补充调水"两种调水模式。通过长序列计算,对比不同调水模式下总调水量、泵站耗能和电站发电量等各项评价指标。研究结果表明:在"黄金峡水库先调水三河口水库补充调水"的情况下,引汉济渭工程可调水量15.55亿m~3,梯级总发电量5.53亿k W·h,梯级总耗电量4.91亿k W·h,净发电量为正值;在"三河口水库先调水黄金峡水库补充调水"的情况下,引汉济渭工程可调水量14.45亿m~3,梯级总发电量6.24亿k W·h,梯级总耗电量10.86亿k W·h,净发电量为负值。研究结果对于引汉济渭工程的调度具有重要参考价值。     

引汉济渭工程运行调度模式研究

从引汉济渭工程运行调度的实际需求出发,设计了工程运行调度新模式并集成实现。基于Hadoop搭建工程运行调度大数据服务平台,基于数字地球构建了工程运行调度可视化仿真系统,基于云服务架构建立工程运行调度应用支撑平台,以主题、组件、知识图为牵引建立了工程运行调度应用支撑库,基于数字地球和应用支撑平台构建了工程调配水一体化数字水网,基于平台、数字水网、组件、知识图搭建了工程运行调度主题业务应用,实现了运行调度业务主题化云服务。该模式技术理念先进,应用灵活方便,适用性强,可为工程运行调度提供重要技术支撑,具有良好的应用前景。     

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。     

三维地震波法超前地质预报在引汉济渭工程TBM施工中的应用

秦岭隧洞横穿秦岭底部,工程地质条件极其复杂多变,具有大埋深、高应力、高水压、大流量的突出特点,修建过程将会遇到大塌方、岩爆、突涌水、大埋深条件下的软弱围岩大变形等多种特殊地质问题,准确预报施工前方的不良地质体,采取有效的防治对策,对保证工程的顺利实施及施工人员、设备的安全至关重要。TBM因其空间狭窄、设备仪器耐用性差、电磁干扰等因素限制,常规的超前地质预报方法无法适用于其施工段的地质预报工作,在引汉济渭工程隧洞工程中引入三维地震波法进行了两次探索与尝试。研究结果表明,三维地震波法对隧洞前方不良地质体预报预测有较好的正相关响应,是适用于TBM施工的超前地质预报的高效手段之一。该技术在引汉济渭工程秦岭隧道TBM岭北施工段掘进中预报了前方地质信息、动态评价围岩质量,尤其为K51+597.6位置TBM卡机脱困方案的制定及时准确地提供了前方地质情况,对TBM施工段的超前地质预报具一定参考价值。     

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。     

引汉济渭工程运行调度综合服务平台的应用实践

针对引汉济渭工程运行调度的实际需求和特点,基于云计算技术,采用面向服务的体系结构(SOA)和JAVA EE平台技术架构,研发了基于云服务架构的引汉济渭工程运行调度综合服务平台,建立了基于平台、组件、知识图及可视化工具灵活搭建的引汉济渭工程运行调度业务应用系统构建模式,形成基于平台、基于组件、基于主题、基于可视化的应用模式,解决了传统的工程运行调度系统应用性差、功能单一、可扩展性差及应用模式单一等问题。通过平台提供工程运行调度业务服务,为工程联合调度提供技术支撑。